近日，扬州大学渔业环境与健康养殖团队在Environmental Chemistry and Ecotoxicology期刊上发表了题为“Complex co-contaminant responses of Chlorella sp. and its phycosphere microbiota under co-exposure to PET microfibers and oxytetracycline”的研究论文。该研究以小球藻及其藻际微生物群为模型，从藻类生长、光合作用、氧化应激、转录组、菌群结构以及耐药基因（ARGs）和可移动遗传元件（MGEs）等层面，系统解析PET-MFs与OTC单独及联合暴露的生态效应，为评估水环境中新污染物复合暴露风险提供了新的证据。

显微观察结果显示，对照组小球藻分布较均匀，OTC单独暴露组与对照组之间未见明显形态差异；而在含PET-MFs的处理组中，大量小球藻细胞附着于纤维表面或其周围，并形成明显聚集结构。扫描电镜进一步显示，各处理组均可观察到小球藻及其藻际细菌，说明PET-MFs可为藻类和细菌附着、聚集提供新的界面。

图1 MFs、小球藻和细菌之间的相互作用

（A）光镜显示，Con和添加了OTC的组中小球藻分散成群，而在MFs处理组中，细胞聚集在MFs上；（B）扫描电镜图像显示所有组中均有藻类和相关细菌。在LMF组中，观察到附着藻类和细菌的小微纤维残余物，而在HMF组中则可见到微生物密集定植的大微纤维。有或无OTC的组之间未观察到显著差异。

藻类生长结果显示，早期暴露对小球藻生长影响较弱，但随着暴露时间延长，PET-MFs在第28天表现出剂量依赖性抑制作用。OTC单独暴露对小球藻生物量影响有限，甚至表现出一定促进趋势，但在PET-MFs与OTC联合暴露条件下，这种促进作用被削弱。光合色素和叶绿素荧光结果显示，PET-MFs总体降低叶绿素a（Chl-a）含量和最大光合作用效率（Fv/Fm），高浓度PET-MFs效应更为明显。同时，各处理组可溶性蛋白和胞外聚合物质（EPS）水平发生变化，抗氧化酶活性也出现不同程度响应，提示PET-MFs和OTC可诱导小球藻发生氧化应激和生理代谢调节。

图2MFs和OTC对小球藻生长、光合色素含量、可溶性蛋白水平和胞外多糖水平的影响

（A）OD680变化；（B）光合色素含量；（C）可溶性蛋白、EPS和Fv/Fm；（D）抗氧化酶活性。

转录组分析表明，PET-MFs对小球藻基因表达具有明显剂量依赖性影响，高浓度PET-MFs组差异表达基因数量高于低浓度PET-MFs组。OTC单独暴露同样引起较强转录响应，而PET-MFs与OTC联合暴露进一步放大了这种影响，其中高浓度联合暴露组响应最为明显。KEGG通路富集结果显示，低浓度PET-MFs主要影响核糖体、光合作用和糖代谢等通路；高浓度PET-MFs及OTC则更多影响能量代谢、物质代谢和遗传信息处理相关通路。联合暴露，尤其是高浓度联合暴露，导致更广泛的代谢通路扰动，提示小球藻可能发生了系统性代谢重编程。

图3不同处理条件下小球藻的转录组响应及KEGG通路富集分析

（A）差异表达基因数量；（B）主成分分析（PCA）；（C）显著上调的KEGG通路；（D）显著下调的KEGG通路。

进一步分析光合作用（Photosynthesis）和光合作用天线蛋白（Photosynthesis-antenna proteins）通路相关基因发现，低浓度PET-MFs仅引起少量基因上调，高浓度PET-MFs诱导更多光合作用相关基因表达变化；OTC单独暴露则主要表现为相关基因下调。联合暴露组中基因表达呈现更复杂的变化模式。这些结果表明，PET-MFs诱导的部分光合作用相关基因上调可能反映了胁迫条件下的代偿性适应，而OTC可能对小球藻光合作用过程产生更直接的抑制影响。

图4 MFs和OTC对小球藻属光合作用相关基因表达的影响

（A）光捕获复合体相关基因表达变化；（B）光合电子传递链关键组分相关基因表达变化。

藻际微生物群落分析显示，各处理组藻际菌群结构均与对照组发生分离，其中高浓度PET-MFs处理组变化最为明显，说明PET-MFs是驱动藻际菌群结构变化的重要因素。优势菌属主要包括 Rhodobacter、Mariniradius、Brevundimonas、Roseomonas、Mesorhizobium、Microvirga 和Paucibacter 等。其中，高浓度PET-MFs处理显著降低 Rhodobacter 和Brevundimonas 的相对丰度，并提高Paucibacter 的相对丰度，表明PET-MFs可重塑藻际优势菌群。定量PCR（qPCR）结果显示，虽然各组细菌总丰度变化不明显，但ARGs和MGEs响应较为显著。整合酶基因 intI2 在所有含PET-MFs处理组中显著升高，转座酶基因 tnpA03 在低浓度联合暴露组中升高，tnpA04 在含OTC处理组中增加；四环素抗性基因tetC、tetG和tetZ在OTC处理下显著升高。这些结果提示，PET-MFs和OTC可改变藻际ARGs和MGEs的响应格局，并可能增加藻际系统中耐药传播的潜在风险。

图5PET-MFs和OTC对藻际微生物群组成及功能基因丰度的影响

（A）显著变化菌属热图；（B）优势菌属相对丰度；（C）关键菌属变化趋势；（D）高浓度PET-MFs组关键菌属贡献；（E）16S rRNA基因、ARGs和MGEs的绝对丰度。

为进一步揭示藻类生理状态、藻际菌群与耐药相关基因之间的关系，研究构建了相关性网络并开展Mantel检验。结果显示，ARGs/MGEs与藻际优势菌群之间存在显著关联，Rhodobacter、Brevundimonas 和Paucibacter 等关键菌属与多种ARGs/MGEs关系密切。同时，藻类生理指标，如Chl-a、Fv/Fm和OD680，与优势菌属丰度显著相关；可溶性蛋白和EPS也与部分ARGs/MGEs呈正相关。这表明，PET-MFs和OTC可能通过影响小球藻生理状态及藻—菌互作过程，进一步调节藻际微生物群落结构和耐药风险。

图6小球藻生理指标、藻际关键菌属与ARGs/MGEs之间的相关性

（A）ARGs/MGEs与细菌属之间的相关性网络；（B）优势菌属与藻类生理指标的Mantel分析；（C）ARGs/MGEs与藻类生理指标的Mantel分析。

本研究表明，PET-MFs和OTC可从多个层面对小球藻及其藻际微生物系统产生影响。PET-MFs可抑制小球藻生长和光合性能，并显著重塑藻际微生物群落结构；OTC虽然对小球藻生物量影响相对有限，但可诱导明显的转录响应并促进部分四环素抗性基因升高。二者联合暴露表现出复杂的交互作用：在部分生理指标上呈现拮抗效应，而在转录响应和耐药相关基因变化方面则表现出更复杂的协同或复合扰动。总体而言，本研究揭示了PET-MFs与OTC共存条件下小球藻—藻际微生物系统的多层次响应特征，强调了藻类生理状态在调控藻际菌群稳定性及ARGs/MGEs响应中的重要作用，为理解微塑料与抗生素复合污染的生态效应和耐药传播风险提供了新的科学依据。

【原文链接】

Jiaye Deng, Wenyan Lu, Jiamei Wang, Shuyuan Zhong, Xinrui Xu, Liufu Wang, Hui Yang, Yingying Zhang，Complex co-contaminant responses of Chlorella sp. and its phycosphere microbiota under co-exposure to PET microfibers and oxytetracycline.Environmental Chemistry and Ecotoxicology. 2026;8:822-833.https://doi.org/10.1016/j.enceco.2025.12.025

【作者介绍】

        第一作者：      

        邓家烨   

          扬州大学

邓家烨，扬州大学在读学生，主要从事水生态毒理学研究。主持大学生创新创业训练计划项目1项，两次获得国家励志奖学金，并获评优秀志愿者、社会实践先进个人等荣誉；其牵头项目曾入选年江苏省陶欣伯助学基金会伯藜校园文化活动优秀案例。