近日，《國際微生物生態(tài)學會會刊》(The ISME Journal)在線發(fā)表中國農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院新污染物團隊汪杰課題組的研究論文《AHL介導的群體感應驅動了塑料際形成并提升其潛在致病風險》（AHL-mediated quorum sensing drives plastisphere formation and elevates pathogenic potential ）。

該研究整合全球塑料際宏基因組數(shù)據(jù)，并結合微流控芯片、連續(xù)流管柱培養(yǎng)、多組學測序及宏基因組組裝基因組（metagenome-assembled genomes, MAGs）分析，系統(tǒng)揭示�；呓z氨酸內(nèi)酯（acyl-homoserine lactones, AHL）介導的群體感應（quorum sensing, QS）在塑料際生物膜形成、微生物群落組裝及潛在致病風險提升中的關鍵作用。研究結果為揭示微塑料表面生物膜的形成機制及其生態(tài)與健康風險提供新的機制性證據(jù)。

隨著全球塑料污染持續(xù)加劇，塑料碎片表面形成的附著生物膜——“塑料際”（plastisphere）—已成為環(huán)境微生物學與生態(tài)風險研究的前沿議題。然而，塑料際的形成過程及其關鍵生物學驅動機制仍缺乏系統(tǒng)闡釋。圍繞這一科學問題，本研究首先整合全球9項獨立研究中的166個塑料際宏基因組和53個環(huán)境水體宏基因組數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)塑料際中群體感應及生物膜形成相關基因顯著富集，其中以AHL介導的群體感應信號相關基因最為突出。進一步結合微流控芯片與連續(xù)流管柱實驗體系，研究團隊通過外源添加AHL信號分子、引入群體淬滅劑AHL acylase進行信號抑制及聯(lián)合處理，直接驗證了AHL信號對塑料際形成的促進作用。

研究結果表明，AHL信號可顯著增強微塑料表面的生物膜定殖、總生物量及胞外聚合物（EPS）積累，并顯著上調與表面黏附、胞外基質生成、細菌趨化及鞭毛裝配相關的關鍵通路和功能基因表達。與此同時，AHL信號還可重塑塑料際微生物群落結構，改變微生物互作網(wǎng)絡特征，并推動群落組裝向更強的確定性選擇過程轉變。值得關注的是，AHL信號進一步提高了塑料際中與病原體及毒力因子相關功能基因的相對豐度與表達活性，表明在群體感應增強條件下，塑料際可能具有更高的潛在毒力風險。綜上，本研究揭示了AHL信號介導的群體感應在塑料際組裝中的關鍵作用，并明確其是塑料際生態(tài)風險的重要驅動因素，為微塑料污染生態(tài)風險機制研究及相關干預策略開發(fā)提供了理論基礎。

這一研究結果表明塑料污染的風險評估不能僅停留在“提供附著表面”這一物理層面，更應關注塑料界面上微生物信號調控所引發(fā)的生物學效應。從應用角度看，圍繞AHL介導群體感應開展群體淬滅、表面工程化調控或材料功能設計，可能為降低塑料際生物膜風險及潛在致病傳播風險提供新的思路。

中國農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院汪杰副教授為論文第一作者，汪杰副教授與王小萍教授為論文共同通訊作者。