Plastic pollution poses a threat to terrestrial ecosystems, even impacting soils from remote alpine and arctic areas. Biodegradable plastics are a promising solution to prevent long-term accumulation of plastic litter. However, little is known about the decomposition of biodegradable plastics in soils from alpine and polar ecosystems or the microorganisms involved in the process. Plastics in aquatic environments have previously been shown to form a microbial community on the surface of the plastic distinct from that in the surrounding water, constituting the so-called “plastisphere.” Comparable studies in terrestrial environments are scarce. Here, we aimed to characterize the plastisphere microbiome of three types of plastics differing in their biodegradability in soil using DNA metabarcoding. Polylactic acid (PLA), polybutylene adipate terephthalate (PBAT), and polyethylene (PE) were buried in two different soils, from the Swiss Alps and from Northern Greenland, at 15°C for 8 weeks. While physico-chemical characteristics of the polymers only showed minor (PLA, PBAT) or no (PE) changes after incubation, a considerably lower α-diversity was observed on the plastic surfaces and prominent shifts occurred in the bacterial and fungal community structures between the plastisphere and the adjacent bulk soil not affected by the plastic. Effects on the plastisphere microbiome increased with greater biodegradability of the plastics, from PE to PLA. Copiotrophic taxa within the phyla Proteobacteria and Actinobacteria benefitted the most from plastic input. Especially taxa with a known potential to degrade xenobiotics, including Burkholderiales, Caulobacterales, Pseudomonas, Rhodococcus, and Streptomyces, thrived in the plastisphere of the Alpine and Arctic soils. In addition, Saccharimonadales (superphylum Patescibacteria) was identified as a key taxon associated with PLA. The association of Saccharibacteria with plastic has not been reported before, and pursuing this finding further may shed light on the lifestyle of this obscure candidate phylum. Plastic addition affected fungal taxa to a lesser extent since only few fungal genera such as Phlebia and Alternaria were increased on the plastisphere. Our findings suggest that the soil microbiome can be strongly influenced by plastic pollution in terrestrial cryoenvironments. Further research is required to fully understand microbial colonization on plastic surfaces and the biodegradation of plastic in soils.

中文翻译：

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可生物降解塑料的“塑料圈”以高山和北极土壤的特定微生物分类群为特征

塑料污染对陆地生态系统构成威胁，甚至影响到偏远高山和北极地区的土壤。可生物降解塑料是防止塑料垃圾长期堆积的有前途的解决方案。然而，人们对高山和极地生态系统土壤中可生物降解塑料的分解或参与该过程的微生物知之甚少。先前已证明水生环境中的塑料在塑料表面形成与周围水中不同的微生物群落，构成所谓的“塑料圈”。在陆地环境中的可比研究很少。在这里，我们旨在使用 DNA 元条形码来表征三种塑料在土壤中的生物降解性不同的塑料球微生物组。聚乳酸（PLA），将聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯 (PBAT) 和聚乙烯 (PE) 埋在来自瑞士阿尔卑斯山和格陵兰北部的两种不同土壤中，在 15°C 下放置 8 周。虽然聚合物的物理化学特性在孵育后仅显示出微小的 (PLA, PBAT) 或没有 (PE) 变化，但在塑料表面上观察到了相当低的 α-多样性，并且在塑料表面之间的细菌和真菌群落结构中发生了显着变化。塑料球和相邻的大块土壤不受塑料影响。随着塑料（从 PE 到 PLA）的生物降解性的提高，对塑料球微生物组的影响增加。变形菌门和放线菌门内的营养类群从塑料输入中受益最多。尤其是具有已知降解异生物质潜力的分类群，包括伯克霍尔德菌目、茎杆菌目、假单胞菌、红球菌和链霉菌在高山和北极土壤的塑料圈中繁衍生息。此外，糖单胞菌（超门 Patescibacteria）被确定为与 PLA 相关的关键分类群。糖杆菌与塑料的关联以前从未有过报道，进一步研究这一发现可能会揭示这个晦涩的候选门的生活方式。塑料添加对真菌分类群的影响较小，因为只有少数真菌属，如白皮和链格孢在塑料圈中增加。我们的研究结果表明，土壤微生物组会受到陆地低温环境中塑料污染的强烈影响。需要进一步研究以充分了解塑料表面的微生物定植和塑料在土壤中的生物降解。在高山和北极土壤的塑料圈中茁壮成长。此外，糖单胞菌（超门 Patescibacteria）被确定为与 PLA 相关的关键分类群。糖杆菌与塑料的关联以前从未有过报道，进一步研究这一发现可能会揭示这个晦涩的候选门的生活方式。塑料添加对真菌分类群的影响较小，因为只有少数真菌属，如白皮和链格孢在塑料圈中增加。我们的研究结果表明，土壤微生物组会受到陆地低温环境中塑料污染的强烈影响。需要进一步研究以充分了解塑料表面的微生物定植和塑料在土壤中的生物降解。在高山和北极土壤的塑料圈中茁壮成长。此外，糖单胞菌（超门 Patescibacteria）被确定为与 PLA 相关的关键分类群。糖杆菌与塑料之间的关联以前没有报道过，进一步研究这一发现可能会揭示这个晦涩的候选门的生活方式。塑料添加对真菌分类群的影响较小，因为只有少数真菌属，如白皮和链格孢在塑料圈中增加。我们的研究结果表明，土壤微生物组会受到陆地低温环境中塑料污染的强烈影响。需要进一步研究以充分了解塑料表面的微生物定植和塑料在土壤中的生物降解。Saccharimonadales（超门 Patescibacteria）被确定为与 PLA 相关的关键分类群。糖杆菌与塑料的关联以前从未有过报道，进一步研究这一发现可能会揭示这个晦涩的候选门的生活方式。塑料添加对真菌分类群的影响较小，因为只有少数真菌属，如白皮和链格孢在塑料圈中增加。我们的研究结果表明，土壤微生物组会受到陆地低温环境中塑料污染的强烈影响。需要进一步研究以充分了解塑料表面的微生物定植和塑料在土壤中的生物降解。Saccharimonadales（超门 Patescibacteria）被确定为与 PLA 相关的关键分类群。糖杆菌与塑料的关联以前从未有过报道，进一步研究这一发现可能会揭示这个晦涩的候选门的生活方式。塑料添加对真菌分类群的影响较小，因为只有少数真菌属，如白皮和链格孢在塑料圈中增加。我们的研究结果表明，土壤微生物组会受到陆地低温环境中塑料污染的强烈影响。需要进一步研究以充分了解塑料表面的微生物定植和塑料在土壤中的生物降解。进一步追求这一发现可能会揭示这个晦涩的候选门的生活方式。塑料添加对真菌分类群的影响较小，因为只有少数真菌属，如白皮和链格孢在塑料圈中增加。我们的研究结果表明，土壤微生物组会受到陆地低温环境中塑料污染的强烈影响。需要进一步研究以充分了解塑料表面的微生物定植和塑料在土壤中的生物降解。进一步追求这一发现可能会揭示这个晦涩的候选门的生活方式。塑料添加对真菌分类群的影响较小，因为只有少数真菌属，如白皮和链格孢在塑料圈中增加。我们的研究结果表明，土壤微生物组会受到陆地低温环境中塑料污染的强烈影响。需要进一步研究以充分了解塑料表面的微生物定植和塑料在土壤中的生物降解。我们的研究结果表明，土壤微生物组会受到陆地低温环境中塑料污染的强烈影响。需要进一步研究以充分了解塑料表面的微生物定植和塑料在土壤中的生物降解。我们的研究结果表明，土壤微生物组会受到陆地低温环境中塑料污染的强烈影响。需要进一步研究以充分了解塑料表面的微生物定植和塑料在土壤中的生物降解。