检测微塑料与抗生素对沉积物微生物群落结构及生态功能影响的方法

本发明属于环境保护，尤其涉及一种检测微塑料与抗生素对沉积物微生物群落结构及生态功能影响的方法。

背景技术：

1、近年来，随着全球工业化和城市化的快速推进，环境污染问题日益严峻，其中微塑料和抗生素作为新型污染物，在环境中的积累和传播引起了广泛关注。微塑料，由于其极小的尺寸、巨大的数量以及难以降解的特性，已经成为全球环境中的一个普遍问题。它们不仅在水体和土壤中广泛存在，还通过食物链和生物积累对生态系统造成潜在威胁。另一方面，抗生素作为医疗和养殖领域中的常用药物，其残留物常常通过排放和渗漏进入自然环境，对水生和土壤微生物群落产生深远影响。

2、沉积物，作为水体和土壤系统中的重要组成部分，不仅是污染物的汇集地，也是微生物群落的重要栖息地。沉积物中的微生物群落对于维持生态系统平衡、促进物质循环和能量流动具有至关重要的作用。然而，微塑料和抗生素的复合污染可能对沉积物微生物群落结构产生显著影响，进而干扰生态系统的正常功能。

3、目前，关于微塑料和抗生素对沉积物微生物群落影响的研究已经取得了一定的进展，但仍存在诸多挑战和不足。首先，传统的微生物学方法，如培养法和显微镜观察法，虽然能够提供有关微生物群落的基本信息，但由于其局限性，无法全面、准确地反映微生物群落的多样性和复杂性。其次，对于微塑料和抗生素在沉积物中的相互作用机制，以及它们如何共同影响微生物群落的生态功能，目前尚缺乏深入的了解和研究。

4、此外，现有的评估方法往往侧重于单一污染物的影响，而忽视了多种污染物复合作用下的综合效应。在实际环境中，微塑料和抗生素往往同时存在，它们之间的相互作用可能对微生物群落产生更加复杂和难以预测的影响。因此，迫切需要开发一种能够综合考虑微塑料和抗生素复合污染影响，全面评估沉积物微生物群落结构及生态功能变化的新方法。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种通过结合现代分子生物学技术(如16s rrna测序)和生态学方法，建立一种新颖、准确、全面的评估体系，以深入揭示微塑料与抗生素对沉积物微生物群落结构及生态功能的影响机制，为环境保护、污染控制和生态修复提供科学依据和技术支持。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种检测微塑料与抗生素对沉积物微生物群落结构及生态功能影响的方法，所述方法包括以下步骤：

3、s1、在采样点获取沉积物样本；

4、s2、将微塑料颗粒和抗生素溶液加入沉积物样本中，进行孵育；

5、s3、提取微生物dna进行16s rrna测序；

6、s4、基于测序结果，进行微生物群落多样性、特征细菌类群鉴定及生态功能评估。

7、上述的方法，进一步的，所述s1包括：

8、在选定的研究区域30m深度处进行沉积物取样；取样后，将沉积物样本充分混合均匀，然后进行风干处理，去除杂质并过筛后保存在4℃冰箱中，备用。

9、上述的方法，进一步的，所述s2包括：

10、s2-1、将质量百分含量为0.5％的微塑料颗粒和5mg/kg的抗生素溶液加入到预处理后的沉积物样本中；加入去离子水，使其水面高于沉积物表面约2mm，每3天补充一次以保持其状态；

11、s2-2、在25℃黑暗条件下，进行45天的孵育，以模拟微塑料与抗生素在沉积物中的长期作用过程。

12、上述的方法，进一步的，所述s3包括：

13、提取沉积物中微生物的dna，以338f和806r引物进行pcr扩增和高通量测序，特异性靶向16s rrna v3-v4区域，

14、所述338f的基因序列如seq id no.1所示，所述806r的基因序列如seq id no.2所示。

15、上述的方法，进一步的，所述s4中，采用bray-curtis距离联合主坐标分析方法对测序结果进行群落多样性分析，评估不同处理间微生物群落组成的差异。

16、上述的方法，进一步的，所述s4中，用lefse算法鉴定在不同处理下具有显著差异的特征细菌类群。

17、上述的方法，进一步的，所述s4中，采用faprotax生态功能预测方法，根据微生物群落结构信息预测沉积物中微生物的生态功能。

18、上述的方法，进一步的，所述s4中，构建共线性网络图，分析微生物物种之间的相关性及关键物种的相互作用关系。

19、与现有技术相比，本发明的优点在于：

20、(1)本发明提供了一种检测微塑料与抗生素对沉积物微生物群落结构及生态功能影响的方法，克服复合污染研究挑战，首次全面分析了微塑料与抗生素复合污染对沉积物中微生物群落结构及生态功能的综合效应，填补了研究空白，为理解复合污染物的环境影响提供了新视角。

21、(2)本发明提供了一种检测微塑料与抗生素对沉积物微生物群落结构及生态功能影响的方法，运用16s rrna检测技术，提高了对沉积物微生物群落的检测速度与准确性，增强了对微塑料与抗生素影响下微生物动态的理解。

22、(3)本发明提供了一种检测微塑料与抗生素对沉积物微生物群落结构及生态功能影响的方法，通过faprotax工具，为评估复合污染对生态系统功能的实际影响提供了有力支持。

23、(4)本发明提供了一种检测微塑料与抗生素对沉积物微生物群落结构及生态功能影响的方法，为制定环境保护策略、优化污染控制及实施生态修复工程提供坚实支撑。

技术特征：

1.一种检测微塑料与抗生素对沉积物微生物群落结构及生态功能影响的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s1包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s2包括：

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述s3包括：

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述s4中，采用bray-curtis距离联合主坐标分析方法对测序结果进行群落多样性分析，评估不同处理间微生物群落组成的差异。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述s4中，用lefse算法鉴定在不同处理下具有显著差异的特征细菌类群。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述s4中，采用faprotax生态功能预测方法，根据微生物群落结构信息预测沉积物中微生物的生态功能。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述s4中，构建共线性网络图，分析微生物物种之间的相关性及关键物种的相互作用关系。

技术总结
本发明提供了一种检测微塑料与抗生素对沉积物微生物群落结构及生态功能影响的方法，包括：在采样点获取沉积物样本；将微塑料颗粒和抗生素溶液加入沉积物样本中，进行孵育；提取微生物DNA进行16S rRNA测序；基于测序结果，进行微生物群落多样性、特征细菌类群鉴定及生态功能评估。本发明首次全面分析了微塑料与抗生素复合污染对沉积物中微生物群落结构及生态功能的综合效应，运用16S rRNA检测技术，提高了对沉积物微生物群落的检测速度与准确性，为制定环境保护策略、优化污染控制及实施生态修复工程提供坚实支撑。

技术研发人员：熊炜平,彭树典,罗远玲,杨朝晖,李玮翔,何思颖,叶宇航,张洪林,何乐乐
受保护的技术使用者：湖南大学
技术研发日：
技术公布日：2025/4/10