研究分析石墨烯基纳米材料对土壤细菌菌群结构和功能的影响

来源：土壤观察

南开大学周启星教授团队利用高通量测序技术，比较分析发现，氧化石墨烯（GO）和还原氧化石墨烯（RGO）纳米材料的暴露都引起土壤细菌菌群的丰富度和多样性的降低，但RGO的暴露对菌群丰富度的影响强于GO。

土壤生态系统是各种纳米材料的最终归宿。如今，石墨烯基纳米材料在农业领域的应用和产品呈现快速增长趋势，其在土壤环境的积累不可避免。纳米材料进入土壤将有可能扰乱土壤微生物生态，进而影响微生物代谢参与调控的生物地球化学元素循环。

氧化石墨烯（GO）和还原氧化石墨烯（RGO）分别以50 mg/kg干土的浓度添加到土壤（褐土）中培养90天后，利用高通量测序技术，比较了RGO和GO的暴露所引起的土壤细菌菌群多样性和结构的变化；利用FAPROTAX数据库对菌群功能的变化进行了预测。经研究发现，GO和RGO都引起土壤细菌菌群的丰富度和多样性的降低，但RGO的暴露对菌群丰富度的影响强于GO。GO和RGO的暴露没有引起土壤细菌优势菌群在菌门和菌属水平的明显变化。经过GO和RGO的暴露，土壤细菌菌群的功能性发生变化：芳香族化合物降解作用增强，有机质降解作用减弱，N和S元素的生物地球化学循环作用减弱。而且，GO的暴露对菌群功能性的影响强于RGO。

Fig. 1 Principalcoordinate analysis plot showing differences in bacterial community structure.The significance of differentiation (p< 0.05) of the bacterial community among groups was assessed usingpermutational multivariate analysis of variance (PERMANOVA, 999 permutations).

Fig. 2 Functionalgroups whose relative abundances exhibited significant differences between thecontrol group and at least one treatment group (p < 0.05, using the least significant difference (LSD) test).The error bars on the results represent the means ± standard deviation (n = 3). The different lowercase letterson the error bars indicate significant differences at p < 0.05 (LSD test).