我国是世界上最大的塑料生产国和消费国，微塑料（Micro-Plastics, MPs）污染问题在我国日益突出。微塑料具有比表面积大、疏水性强的特点，能从周围水环境中吸附重金属、持久性有机物等，成为污染物的载体，而使两者产生复杂的毒性，严重威胁生态系统和水生生物的健康生长。广西素有“有色金属之乡”的美誉，是全国10个重点有色金属产区之一，重金属污染严重。同时，因喀斯特地貌广西镉（Cd）背景值较高，目前已成为我国Cd污染的重点区域之一。禾花鲤（Procypris merus）是一种广西本地常见的经济鱼类，至今已有数百年养殖历史，在广西经济发展中发挥着重要作用。目前有关MPs与Cd复合胁迫对禾花鲤的毒性效应相关研究尚未见报道。本研究以禾花鲤为研究对象，将其在实验室条件下适应两周后，分别暴露于单一胁迫[500 μg/L Cd（Cd组）或500 μg/L MPs（M组）]或复合胁迫 [500 μg/L Cd + 500 μg/L MPs（CdM组）]的条件下14天，通过组织学和肠道微生物多样性分析的方法，明确MPs与Cd复合胁迫对禾花鲤的毒性效应。

  研究显示，各胁迫组肠道结构均出现不同程度的损伤，如肠绒毛融合，空泡化和炎症。M组和CdM组损伤情况更为严重，表现为黏膜层严重坏死并出现脱落。此外，相较于对照组，杯状细胞在三个胁迫组中均显著增加；M组和CdM组的增长幅度显著高于Cd组，并且二者并无显著差异。表明微塑料对禾花鲤肠道的损伤程度要高于Cd，微塑料在复合胁迫中起主要作用（图1）。

 图1. 不同处理组的禾花鲤肠道组织切片图（HE染色）。（A）对照组；（B）Cd组;（C）M组;（D）CdM组。（a-d）代表A-D中相应视图的放大; M：肌肉层; LP：固有层; G：杯状细胞; V：肠道绒毛; SM：粘膜下层; E：上皮层; 蓝色箭头：空泡化; 红色箭头：炎症细胞浸润; 绿色箭头：融合; 紫色圆圈：肠绒毛脱落。

  相较于对照组，各胁迫组肠道菌群的α多样性（Chao 1, observed species和 Shannon ）均降低；PCoA 分析显示，Cd组和CdM组微生物组成相似度更高，而M组则明显与之分离（图2）。

 图2.（A）Alpha多样性分析，星号“*”表示p < 0.05；（B）PCoA分析（采用Jaccard距离算法）。

  在门水平上，变形菌门（Proteobacteria）在所有肠道样本中丰度最高，其它优势菌门依次为拟杆菌门（Bacteroidetes）、厚壁菌门（Firmicutes）。相比于对照组，厚壁菌门丰度，厚壁菌门/拟杆菌门比值（肠道稳态、营养物质吸收的重要评价指标之一）在各处理组中均下降，而在M组中差异显著（图3）。在属水平上，优势菌属分别是气单胞菌属（Aeromonas），黄杆菌属（Flavobacterium），鲸杆菌属（Cetobacterium）等，其中与炎症相关的链球菌属（Streptococcus）丰度在M组中显著降低（图4）。MPs对禾花鲤肠道微生物多样性的影响要显著高于Cd单独胁迫和Cd + MPs复合胁迫。

 图3. 门水平上的肠道菌群组成。(A）各处理组的肠道菌群组成图；（B）Proteobacteria 相对丰度；（C） Firmicutes 相对丰度；（D） Firmicutes/Bacteroidetes 比值 。星号 "*"表示p < 0.05。

 图4. 属水平上的肠道菌群组成。(A）各处理组的肠道菌群组成图； （B）Streptococcus相对丰度；（C）Flavobacterium 相对丰度；（D）Lactobacillus 相对丰度；（E）Bacteroides相对丰度。星号 "*"表示p < 0.05。

  肠道菌群功能预测分析显示，禾花鲤肠道菌群编码基因大部分富集在代谢途径（如氨基酸代谢、碳水化合物代谢、辅因子和维生素代谢等）（图5），这与肠道菌群的变化趋势相符，即肠道微生物多样性的变化会干扰禾花鲤的正常代谢功能。综上所述，暴露于Cd和（或）MPs均会对禾花鲤肠道组织完整性造成损伤，改变肠道菌群的结构；复合胁迫下， 以MPs的影响为主；单独和复合胁迫可能会导致肠道代谢功能的紊乱，引起炎症性疾病的发生。

 图5. 肠道菌群 KEGG 通路分析。

  2023年7月10日，相关研究结果在国际学术期刊《Aquaculture Report》（中科院二区, IF=3.7, JCR Q1区）上以题为“Individual and combined effects of microplastics and cadmium on intestinal histology and microflora of Procypris merus”发表。论文第一单位为广西师范大学珍稀濒危动植物生态与环境保护教育部重点实验室，2021级硕士研究生程春醒为第一作者，2021级硕士研究生吴扬扬为共同第一作者，蒋骄云博士为通讯作者。

  该研究得到了广西中青年教师基础能力提升项目（批准号：2022KY0492）和广西师范大学珍稀濒危动植物生态与环境保护重点实验室的支持。全文链接：https://doi.org/10.1016/j.aqrep.2023.101659

  （图文/蒋骄云）