在纳米塑料存在下，与Methanocella的群落转变相关的稻田中甲烷产生增加

星球塑料污染在人类世对生态系统和人类健康构成了重大威胁，但其对生物地球化学循环的影响仍然理解不足。水浸稻田是全球重要的CH4源。考虑到在土壤中广泛使用塑料覆盖物，揭示低密度聚乙烯 (LDPE) 是否会影响淹水稻田中的甲烷产生群落是紧迫的。在此，我们利用一系列过程测量、短链和长链脂肪酸（SCFAs和LCFAs）分析、傅里叶变换离子回旋共振质谱、定量PCR、宏基因组学和mRNA分析，研究LDPE纳米塑料（NPs）对溶解性有机碳（DOC）和甲烷生产的影响，这一过程在无氧培养条件下进行了160天的实验，涉及黑土和红土稻田。尽管两种土壤类型的微生物组组成存在显著差异，但在NPs暴露下的结果相似。NPs导致DOC含量和CH4生产分别增加了1.8倍和10.1倍。可溶性有机物的活性比例下降，而其难降解性增加。与复杂碳水化合物和芳香碳降解相关的基因显著富集。增加的CH4生产与PCR量化的mcrA基因拷贝数和宏基因组学中甲烷菌与细菌丰度比的增加显著相关。值得注意的是，后者与氢营养甲烷产生途径的富集有关。在391个宏基因组组装基因组（MAGs）中，几个Syntrophomonas和Methanocella MAGs的丰度同时增加，这表明NPs处理刺激了脂肪酸的共营养氧化。mRNA分析进一步确定Methanosarcinaceae和Methanocellaceae是NPs诱导的甲烷生产的关键角色。Syntrophomonas和Methanocella的特异性富集表明LDPE NPs刺激了长链脂肪酸和短链脂肪酸的共营养氧化，其中Methanocella作为氢营养甲烷菌伙伴。我们的研究结果加深了对LDPE NPs如何影响水浸稻田中的甲烷产生群落的理解。考虑到这一生态系统的重要性，我们的结果对于阐明调控碳通量的机制至关重要，这些机制与全球气候变化高度相关。