| 轮胎磨损颗粒对芸豆（Phaseolus vulgaris L.）幼苗生长及土壤抗生素抗性基因丰度的影响 |
| 摘要点击 415 全文点击 17 投稿时间：2024-10-10 修订日期：2025-04-09 |
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| 中文关键词 轮胎磨损颗粒（TWP） 微塑料污染 植物生长 土壤抗生素抗性基因 生态风险 |
| 英文关键词 tire wear particles （TWP） microplastic pollution plant growth soil antibiotic resistance genes ecological risk |
| DOI 10.13227/j.hjkx.20260245 |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 王欣怡 | 中国海洋大学环境科学与工程学院, 近海环境污染控制研究所, 海洋环境与生态教育部重点实验室, 青岛 266100 | 994635308@qq.com | | 栗敏 | 中国海洋大学环境科学与工程学院, 近海环境污染控制研究所, 海洋环境与生态教育部重点实验室, 青岛 266100 | limin6764@163.com | | 徐梦娇 | 中国海洋大学环境科学与工程学院, 近海环境污染控制研究所, 海洋环境与生态教育部重点实验室, 青岛 266100 | | | 孙学顺 | 中国海洋大学环境科学与工程学院, 近海环境污染控制研究所, 海洋环境与生态教育部重点实验室, 青岛 266100 | | | 刘柳青青 | 中国海洋大学环境科学与工程学院, 近海环境污染控制研究所, 海洋环境与生态教育部重点实验室, 青岛 266100 | | | 华健 | 中国海洋大学环境科学与工程学院, 近海环境污染控制研究所, 海洋环境与生态教育部重点实验室, 青岛 266100 | | | 罗先香 | 中国海洋大学环境科学与工程学院, 近海环境污染控制研究所, 海洋环境与生态教育部重点实验室, 青岛 266100
中国海洋大学三亚海洋研究院, 三亚 572024 | | | 李锋民 | 中国海洋大学环境科学与工程学院, 近海环境污染控制研究所, 海洋环境与生态教育部重点实验室, 青岛 266100
中国海洋大学三亚海洋研究院, 三亚 572024 | | | 郑浩 | 中国海洋大学环境科学与工程学院, 近海环境污染控制研究所, 海洋环境与生态教育部重点实验室, 青岛 266100
中国海洋大学三亚海洋研究院, 三亚 572024 | zhenghao2013@ouc.edu.cn |
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| 中文摘要 |
| 由轮胎与路面机械摩擦产生的轮胎磨损颗粒（TWP）是环境中微塑料（MPs）污染的重要来源. 因具有持久性和高毒性等特征，土壤中TWP的污染受到广泛关注. 但目前研究主要集中于水环境中，TWP对植物的毒性及土壤共存污染物的影响仍尚不明确. 基于此，以芸豆（Phaseolus vulgaris L.）为例，旨在探索TWP对植物生长和土壤共存新污染物抗生素抗性基因（ARGs）污染的影响，为土壤TWP环境过程及生态风险的预测及阻控提供理论依据. 通过盆栽试验结合实时荧光定量PCR，研究了不同暴露水平下（0.1%和1%，质量分数）TWP对芸豆幼苗生长及土壤抗生素抗性基因（ARGs）丰度的影响规律，并探究了土壤理化性质变化对该过程的调控作用. 结果表明，不同含量的TWP暴露均通过抑制根系发育（31.35%~49.03%）和降低植物鲜重（31.40%~48.33%）抑制了芸豆幼苗的生长. 此外，0.1%质量分数下根际和非根际土壤中ARGs绝对丰度显著增加了13.58%和14.83%. 当TWP质量分数增加至1%时，其对ARGs丰度的增加效应减弱，且相比对照组，非根际土壤中ARGs绝对丰度显著下降. 但随着TWP质量分数增加，高风险基因aadE和tetO的绝对丰度均显著升高，表明TWP污染加剧了土壤中ARGs的风险. 通过TWP暴露下土壤理化性质的变化结合相关性分析和冗余分析，发现TWP可以通过增加土壤电导率和降低溶解性有机碳的含量，抑制芸豆生长并增加土壤ARGs的污染水平和健康风险. 综上所述，通过探明土壤中TWP残留对植物生长及土壤ARGs丰度影响的潜在规律及机制，可为评估农业土壤中TWP和ARGs复合污染的生态风险提供科学依据. |
| 英文摘要 |
| Tire wear particles （TWP）， a major source of microplastics （MPs）， are persistent environmental pollutants with notable toxicity. Although TWP pollution in soils has garnered increasing attention， most research has concentrated on aquatic environments， leaving gaps in understanding its effects on plants and co-occurring soil pollutants. This study examined the impact of TWP on plant growth and soil pollutants， specifically antibiotic resistance genes （ARGs）， using the kidney bean （Phaseolus vulgaris L.） as a model. The findings should enhance predictions and develop mitigation strategies for soil TWP risks. Pot experiments and qPCR analysis were conducted to assess the effects of TWP at concentrations of 0.1% and 1% on kidney bean growth and soil ARGs abundance， while evaluating the role of soil properties in regulating these interactions. TWP exposure impaired seedling growth， reducing root development by 31.35%-49.03% and fresh weight by 31.40%-48.33%. At 0.1% TWP， ARGs abundance in rhizosphere and non-rhizosphere soils increased significantly by 13.58% and 14.83%， respectively. At 1% TWP， the enhancement of ARGs abundance weakened， and ARGs in non-rhizosphere soil significantly decreased compared to that in the control. However， higher TWP concentrations led to a significant increase in high-risk genes such as aadE and tetO， indicating that TWP pollution intensified the ARGs risk in soil. Correlation and redundancy analyses revealed that TWP inhibited plant growth and increased the pollution level and health risks of soil ARGs by increasing soil conductivity and depleting nutrients like dissolved organic carbon. This study provides critical insights into the effects of TWP residues on plant growth and soil ARGs. This study’s findings aim to offer a scientific basis for the assessment of ecological risks posed by the combined contamination of TWP and ARGs in agricultural soils. |
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