科研动态

城市环境研究所在高分辨率空气微生物动态变化方面取得新进展

  • 空气微生物群落及丰度,包括病原微生物比例,将随着外界环境变化而变化。目前,由于空气微生物将对人类健康造成一定威胁,空气微生物的研究已经受到越来越多研究者的关注。生态系统中微生物一般分为丰富物种和稀有物种,在生态系统中发挥着不同功能。通常认为,丰富物种在生态系统中发挥功能,驱动生物地球化学循环过程;并且,由于丰富物种丰度较高,因此在外界环境变化时具有较好的生存能力。而稀有物种通常认为是生态系统中基因和功能多样性的库,为微生物群落鲁棒性提供重要的支撑。研究表明,土壤和水体环境中,丰富物种和稀有物种对外界环境变化的响应存在显著性差异。然而,空气中丰富和稀有物种对外界环境变化的响应是否存在差异仍十分不清楚。

    人类活动是影响空气环境变化的重要因素,进而改变空气微生物群落,甚至病原微生物比例。春节是中国人最重视的传统节日。与其他时段相比,春节期间人口密度和人类活动(比如交通和烟花等)将发生显著变化。研究已经证明了春节对空气化学污染物的“节日效应”。然而春节期间化学污染物的变化对空气微生物的影响如何,是否会增加空气中病原微生物比例?目前仍未见相关报道。

    基于此,中国科学院城市环境研究所城市与健康重点实验室朱永官院士团队城市微生物组(苏建强研究组)为探究春节人为活动造成的环境变化对空气丰富和稀有物种的影响,探讨春节期间环境变化对空气微生物潜在健康风险的影响,采用主动采集空气颗粒物的方法,每2小时进行一次空气微生物采样。采用高通量测序技术对其细菌和真菌群落及潜在致病微生物进行分析。结合超级大气监测站所获得的化学污染物、金属及天气参数,阐明了影响空气丰富及稀有物种的环境因素。结果表明:(1)空气微生物在小时尺度的分布是相对稳定的,春节期间环境变化显著改变了空气微生物群落组成;(2)空气中丰富物种对环境变化的响应比稀有物种更加敏感;(3)春节期间的人类活动增加了空气中潜在致病细菌的比例,将增加空气微生物对人类健康的风险。

    相关研究结果以Distinct responses of airborne abundant and rare microbial communities to atmospheric changes associated with Chinese New Year为题发表在iMeta上。中国科学院城市环境研究所李虎副研究员和洪有为副研究员为该论文共同第一作者,李虎副研究员和苏建强研究员为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金(41977201,42021005,42161134002,42277091)资助。

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    文章摘要图:春节期间及前后空气中潜在致病细菌比例及分布特征

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