塑料废弃物的污染和治理是全球议题。2021年Science上一篇文章指出全球环境中微塑料污染无处不在且几乎不可逆（MacLeod et al.,2021）。目前，在全球海洋（Kane et al.,2020）、陆地（Rillig et al.,2024）、大气（Chen et al.,2023），甚至在青藏高原（Wang and Zhou,2023）等偏远地区的环境样品中均已发现微塑料，并且微塑料能够通过植物根系（Sun et al.,2020）和叶片（Li et al.,2025）的吸收进入植物－土壤系统。但是，微塑料在植物－土壤系统中会产生何种生态效应仍需更深入的研究。

为此，山地中心科研人员首先通过田间实验系统评估了不同粒径（75、150、300 μm）和类型（聚乙烯PE、聚苯乙烯PS）的微塑料（MPs）对玉米－土壤系统的多重影响，揭示了微塑料污染对土壤生物地球化学循环、温室气体排放及作物生产力的生态效应（文章1）。该研究发现最小粒径的PE微塑料（75 μm）对土壤和作物的危害最为严重：其导致土壤有机碳（SOC）和有机氮（ON）含量分别下降1%～1.5%，同时显著增加CO₂（88.55 mg/kg）和N₂O（1.01 mg/kg）排放，使土壤全球增温潜势（GWP）提升177%。温室气体排放的增加主要归因于微生物代谢活性增强（qCO₂升高29%）及氮循环加速（氨化和硝化作用增强）。相比之下，PS微塑料的影响较弱，且大粒径（300 μm）MPs的负面影响普遍较小。在作物生产方面，75 μm PE处理使玉米种子发芽率降低48%，植株高度减少30 cm，生物量和谷物产量下降2倍，扫描电镜（SEM）证实微塑料可通过根系吸收并转运至茎叶组织，可能通过物理损伤根系或改变土壤疏水性间接抑制作物生长。机制分析表明，微塑料的负面影响与其粒径相关的比表面积密切相关即小粒径MPs通过增大与土壤微生物和养分的接触面积，加剧了碳氮流失和氧化应激反应。此外，微塑料类型的差异（PE的疏水性高于PS）也进一步调控了其环境行为，PE更易引发微生物群落改变和酶活性扰动。该研究首次在田间尺度证实微塑料污染可能通过“土壤－作物－气候”正反馈调节加剧全球变化的影响。随着环境中大粒径MPs逐渐降解为小粒径颗粒，其生态风险将持续升级。研究结果为评估农业微塑料污染的级联效应提供了关键证据，并呼吁优先管控小粒径PE类微塑料的环境释放。未来需进一步探究微塑料长期老化过程中的粒径动态变化及其与土壤微生物互作的分子机制。

上述研究成果以Smallest microplastics intensify maize yield decline,soil processes and consequent global warming potential为题发表在国际期刊Journal of Hazardous Materials上。昆明植物所Shahid Iqbal博士是论文的第一作者，李云驹研究员和桂恒副研究员是论文的通讯作者。

其次，不同类型的塑料污染物在植物－土壤系统中的归趋（Fate）也是塑料生物降解研究中的前沿问题。塑料污染对生态环境构成严重威胁，传统处理方法效率低，微生物降解潜力尚未充分开发（Rappuoli et al.,2025）。山地中心研究人员在前期工作的基础上（Khan et al.,2017,EP；Ren et al.,2021,SIF; Jacob et al., 2023 EES；授权专利：ZL 2020 1 0879237.7,ZL 2022 1 0149594.7）从植物－土壤环境中筛选了一类塑料降解微型真菌，这项研究探讨了真菌Lasiodiplodia tranensis对聚氨酯（PU）和聚乙烯（PE）的降解能力及其代谢响应机制（文章2）。在60天的真菌培养试验中，该研究评估了不同塑料重量损失、分子量变化及表面形态（SEM）变化。通过LC-MS非靶向代谢组学分析真菌暴露于PU/PE后的差异代谢物并检测了关键酶（酯酶、脂肪酶、漆酶等）活性。结果表明，该真菌能够有效降解PU，在60天内使PU薄膜重量减少11.05%，分子量降低19.10%，这主要归因于真菌分泌的水解酶（如酯酶、脂肪酶）对PU分子中酯键的攻击；而由于稳定的碳－碳骨架结构，PE在真菌降解后仅有0.53%的重量损失。代谢组学分析发现，PU处理主要激活了酶合成、三羧酸循环中间体和营养摄取等代谢通路，而PE处理则显著诱导了氧化应激、抗氧化活性和膜完整性相关通路。研究还鉴定出30种共同上调的代谢物（如L-缬氨酸、2-氧代精氨酸等），这些代谢物可能在提供碳氮源和促进酶合成方面发挥重要作用。这些发现不仅阐明了真菌降解塑料的分子机制，还为开发基于真菌的微生物修复技术提供了理论依据和潜在靶点，也为缓解全球塑料污染危机提供了基于自然的解决方案。

上述研究成果以Unveiling fungal degradation pathways for polyurethane and polyethylene through enrichment cultures and metabolic analysis为题发表在国际期刊International Biodeterioration & Biodegradation上，昆明植物所博士研究生Jacob Eyalira是论文的第一作者，许建初研究员和桂恒副研究员是论文的通讯作者。

上述研究得到了国际原子能机构－联合国粮农组织联合研究项目（D15021）、中国科学院“青年创新促进会”（2022396）、云南省“兴滇英才”计划（XDYC-QNRC-2022-0346）等项目的支持。

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图1 文章1图形摘要及主要发现

图2 文章2图形摘要及主要发现