——欢迎关注“生物地球化学循环”，推送等相关事宜直接后台私信即可！近期，中南林业科技大学闫文德教授团队、李永教授课题组在环境科学与生态学领域顶级期刊《Environmental Science & Technology》连续发表三项研究成果，分别聚焦微塑料在湿地土壤中的“塑料际”微生境、土壤动物消化系统中的载体与传播过程，以及纳米塑料在植物细胞内的核酸吸附与遗传调控效应。系统呈现了微（纳）塑料在不同尺度界面上的复杂作用路径，为微（纳）塑料生态风险的机制识别与评估提供了关键证据与理论框架。成果一：湿地土壤尺度——“微飞地（micro-enclaves）”框架揭示塑料际菌群沿土壤梯度的组装与功能分化微塑料进入土壤后，会形成区别于周围土壤的微生境“塑料际”。团队提出“微飞地（micro-enclaves）”概念，将塑料际视作嵌入土壤连续体的空间微生态单元，并强调其组装与功能会被土壤环境条件梯度所“定向塑造”。研究结果以“Edaphic Gradients Reshape Microbial Microenclaves Assembly within Plastispheres”为题，2026年1月在线发表在环境领域顶刊Environmental Science & Technology上。李永教授、闫文德教授为本文通讯作者，张徐源副教授为第一作者。
本文系统研究了长沙市城区27个湿地采样点微塑料表面塑料际与邻近土壤细菌群落。通过解析群落组装过程及其驱动因素，研究发现塑料际对土壤细菌具有选择性招募效应，其细菌丰富度仅为邻近土壤的51.6%–69.3%，但其多样性与“来源群落”的多样性仍呈正相关，表明塑料际同时受到周围土壤供源与界面过滤的共同制约。土壤养分与水热条件改善可降低塑料际菌群的扩散限制并增强同质化选择。网络分析进一步显示塑料际菌群间具有更强的正相关互作与更高的结构稳健性，体现受限微生境中的“生态位凝聚”。在功能层面，塑料际在不同湿地类型与季节中普遍呈现更强的复杂有机物利用潜力，并随土壤养分背景发生“强弱分化”：可利用氮水平较高的湿地增强更明显，而土壤碳可利用性升高则可能抑制这一趋势。研究推断有机质降解可为硝酸盐/亚硝酸盐还原提供电子来源，并在土壤通气良好的条件下更为突出。此外，塑料表面可能吸附有机磷并降低其可利用性，更倾向于强化膦酸盐获取与利用相关能力，并富集多类具膦酸盐降解潜力的菌属，体现其对局地养分约束的适应性代谢策略。该研究把塑料际明确为土壤中受环境梯度重塑的“微尺度生物地球化学反应单元”，其微生物组装与功能轨迹的改变具有牵动土壤生物地球化学循环与土壤生物健康的潜在效应。
原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.5c12892成果二：消化系统尺度——土壤动物肠道将微塑料转化为“微生物通道”，推动携带与扩散风险
在土壤食物网中，蚯蚓等土壤动物会持续摄食并排出微塑料颗粒，使其在“消化—排泄”循环中不断经历表面重塑与微生物重组。团队利用仿生蚯蚓肠道模型，系统解析聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚苯乙烯（PS）两类典型微塑料在肠道环境中与肠源微生物的相互作用机制。研究结果以“Microplastics in Motion: How Earthworm Guts Become Microbial Gateways through Plastic Surface Dynamics”为题，2025年12月发表在环境领域顶刊Environmental Science & Technology上。李永教授、金灵教授（香港理工大学）为本文通讯作者，硕士研究生刘轶伦为第一作者。
本研究发现，两类微塑料因表面理化差异表现出显著不同的定殖模式：表面更粗糙的PET更易富集球菌类群（如 Paraclostridium），形成“高密度但低活性”的群落；而表面相对光滑的 PS 更易富集杆菌类群（如 Raoultella），形成“低密度但高活性”的群落。更重要的是，PS在肠道转运后可形成更持久的微环境，从而增加潜在病原的滞留与传播风险。机制层面，肠道过程会诱导微塑料发生氧化降解，产生新的含氧官能团并提升表面反应性，从而增强细菌黏附与生物膜形成；同时，微塑料在肠道“选择性吸附—聚集—再释放”的过程中，充当微生物传播载体并改变土壤微生物动态，构成一种典型的“界面介导的生物溢出”风险路径。这些发现揭示了微塑料兼具微生物支架与生态干扰者的双重角色，为理解其生态影响提供了关键依据，并为制定微塑料污染及病原体风险防控策略指明了方向。原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.5c15257成果三：植物细胞遗传系统尺度——纳米塑料作为核酸载体进入细胞，触发可逆的“非遗传性调控”在更微观的细胞尺度，团队提出并验证“纳米塑料核酸载体（NNAC）”机制：带正电的20 nm聚苯乙烯（PS）纳米塑料可通过静电作用高效吸附siRNA，形成稳定复合体且具有抗酶降解能力；荧光证据显示该复合体能够穿越细胞壁屏障并被细胞内吞，从而在细胞内发挥调控作用。研究结果以“Plant Trait Regulation Enabled by Nanoplastic Nucleic Acid Carriers”为题，2025年9月发表在环境领域顶刊Environmental Science & Technology上。李永教授、刘倩研究员（中科院生态环境中心）为本文通讯作者，博士研究生吴海媚为第一作者。
本研究采用RNA干扰（RNAi）技术，系统评估了纳米塑料作为核酸载体（NNAC）在植物性状调控中的应用。结果表明，带正电的聚苯乙烯纳米塑料（PS-NPs）可通过静电作用高效吸附小干扰RNA（siRNA），形成酶解稳定的siRNA-PS复合物。进一步实验显示，靶向siRNA-PS复合物可显著抑制烟草叶片中绿色荧光蛋白（GFP）的荧光信号，并使矮牵牛花花瓣颜色明显褪色，处理24小时后GFP与CHI基因表达量分别下降97.6%和69.4%。然而，在烟草中GFP表达在4天后基本恢复至对照组水平，表明该调控行为具有瞬时性与可逆性，属于非遗传性干预。此研究阐明了纳米塑料作为功能性核酸递送载体的潜力，不仅深化了对纳米塑料生物效应与安全性的认识，也为评估纳米污染物在植物中的毒理机制提供了理论依据。
原文链接：https://dx.doi.org/10.1021/acs.est.5c05708
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