| 聚苯乙烯微塑料对铜绿假单胞菌生物膜形成和结构变化的影响 |
| 摘要点击 3050 全文点击 918 投稿时间：2022-09-06 修订日期：2022-11-09 |
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| 中文关键词 聚苯乙烯微塑料(PS-MPs) 铜绿假单胞菌 毒性 生物膜形成 群体感应 |
| 英文关键词 polystyrene microplastics(PS-MPs) Pseudomonas aeruginosa toxicity biofilm formation quorum sensing |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 陶辉 | 河海大学环境学院, 南京 210098
河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室, 南京 210098 | taohui@hhu.edu.cn | | 于多 | 河海大学环境学院, 南京 210098
河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室, 南京 210098 | | | 杨兰 | 河海大学环境学院, 南京 210098
河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室, 南京 210098 | | | 陈怿扬 | 河海大学环境学院, 南京 210098
河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室, 南京 210098 | | | 周灵沁 | 河海大学环境学院, 南京 210098
河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室, 南京 210098 | | | 罗雲鑫 | 河海大学环境学院, 南京 210098
河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室, 南京 210098 | |
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| 中文摘要 |
| 微塑料在水环境中的污染情况日益严重，对水生生物的生长发育造成严重影响，而目前有关微塑料对生物膜形成影响机制的研究十分有限.为探究聚苯乙烯微塑料（PS-MPs）对铜绿假单胞菌生物膜形成发育的影响，选用不同浓度和粒径PS-MPs进行暴露试验，研究其对生物膜内生物量、氧化应激水平、生物膜结构和群体感应系统的影响.结果表明，PS-MPs诱导严重氧化应激反应并抑制生物膜形成和发育，粒径越小，产生的抑制作用越强烈，抑制效果表现为0.1 μm>0.5 μm≈1 μm>5 μm.PS-MPs通过与细胞接触造成严重物理损伤，形成的生物膜厚度显著减小且结构稳定性遭到破坏，膜内细菌通过分泌胞外聚合物来抵御PS-MPs的胁迫作用.PS-MPs进一步通过干扰铜绿假单胞菌群体感应系统，下调关键基因lasI、lasR、rhlI和rhlR的表达水平，抑制信号分子和相关毒力因子的合成与分泌，降低细菌对毒性作用的防御功能，最终影响生物膜形成和结构稳定性. |
| 英文摘要 |
| Microplastic pollution in the water environment is becoming increasingly serious, impacting the growth and development of aquatic organisms. There are limited studies on the mechanisms of microplastic effects on biofilm formation. Therefore, in this study, the effects of polystyrene microplastics (PS-MPs) were investigated on the biofilm formation and development of Pseudomonas aeruginosa. Different concentrations and particle sizes of PS-MPs were selected for exposure tests to explore the effects on biofilm biomass, oxidative stress levels, biofilm structure, and population sensing system. The results showed that PS-MPs induced severe oxidative stress and inhibited biofilm formation and development, and the smaller the particle size, the stronger the inhibitory effect was. The inhibition effect was 0.1 μm>0.5 μm≈1 μm>5 μm. PS-MPs caused severe physical damage through contact with bacteria. The thickness of the biofilm was significantly reduced, damaging the structural stability. The bacteria in the biofilm secreted extracellular polymers to resist the stress of PS-MPs. Meanwhile, PS-MPs interfered with the QS system of P. aeruginosa; down-regulated the expression levels of key genes lasI, lasR, rhlI, and rhlR; inhibited the synthesis and secretion of signal molecules and related virulence factors; and ultimately affected the formation and structural stability of biofilms. |
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