近日，林業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院博士研究生唐婭媛在《Journal of Hazardous Materials》（危險(xiǎn)材料雜志）（中科院環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)1區(qū)Top, IF 12.2 ）發(fā)表題為“Biodegradation of polystyrene bySpodoptera lituraandSpodoptera frugiperdalarvae (Lepidoptera: Noctuidae): Insights into the frass characterization and responses of gut microbiomes”（《斜紋夜蛾與草地貪夜蛾幼蟲(chóng)（鱗翅目：夜蛾科）對(duì)聚苯乙烯的生物降解：排泄物表征與腸道微生物組響應(yīng)機(jī)制的研究》）的研究論文。林業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院吳鴻教授及浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物與微生物研究所張玨鋒副研究員為本文的共同通訊作者。浙江農(nóng)林大學(xué)林業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院為該論文第一單位和通訊作者單位。林業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院王義平教授、浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物與微生物研究所陳建明研究員以及浙江省園林植物與花卉研究所張娟副研究員為共同作者。
聚苯乙烯（PS）在農(nóng)業(yè)上的廣泛應(yīng)用（農(nóng)藥緩釋載體、地膜、土壤改良劑、保溫膜以及水培植物漂浮板等）導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的微塑料（MPs）及納米塑料（NPs）濃度的增加。這些微塑料及其代謝產(chǎn)物會(huì)對(duì)土壤微生物群落以及暴露其環(huán)境中的生物（蚯蚓、蝸牛等）產(chǎn)生影響，并還可能通過(guò)食物鏈積累與轉(zhuǎn)移，進(jìn)而對(duì)各種形式的生物體造成毒理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生更深遠(yuǎn)的影響。塑料的生物降解主要集中在鞘翅目擬步甲科及鱗翅目蠟螟科，而夜蛾科幼蟲(chóng)對(duì)塑料的生物降解知之甚少。作為農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)中的重大害蟲(chóng)斜紋夜蛾和草地貪夜蛾，極易通過(guò)攝食和呼吸暴露于塑料環(huán)境中，然而這兩種幼蟲(chóng)對(duì)PS是否有生物降解能力，以及塑料對(duì)它們存在何種影響，我們尚未得知。
本研究表明PS在經(jīng)過(guò)幼蟲(chóng)消化系統(tǒng)的“加工”后，排泄物的熱穩(wěn)定性變差，含氧官能團(tuán)(C-O, C=O, -OH)增多且殘留聚合物分子量顯著降低。幼蟲(chóng)取食PS后腸道微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，探明了兩種幼蟲(chóng)腸道中與PS生物降解相關(guān)的核心菌群，且擁有更多PS生物標(biāo)志物組成的協(xié)同代謝網(wǎng)絡(luò)更有利于幼蟲(chóng)對(duì)PS的高效取食與降解；而降解過(guò)程中代謝途徑的改變（尤其是碳水化合物與脂質(zhì)代謝途徑）揭示了幼蟲(chóng)對(duì)PS的應(yīng)激反應(yīng)；本文提出了一種主要由腸道菌群介導(dǎo)的降解機(jī)制，說(shuō)明了宿主和腸道微生物菌群共同對(duì)PS的生物降解起作用。這一突破激發(fā)了通過(guò)分離關(guān)鍵的微生物-酶共生體來(lái)開(kāi)發(fā)塑料降解系統(tǒng)的可行性，為塑料廢物處理提供了一種可持續(xù)的高效、環(huán)保解決方案。該研究不僅首次報(bào)道了兩種夜蛾科幼蟲(chóng)對(duì)塑料的生物降解，也是對(duì)微塑料影響農(nóng)林昆蟲(chóng)的重要補(bǔ)充。
本研究得到浙江省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目、中國(guó)農(nóng)業(yè)研究系統(tǒng)項(xiàng)目、浙江省三農(nóng)九方科技合作項(xiàng)目資助。
（林生院 唐婭媛）
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