Potential threats of zeolitic imidazolate framework-8 nanoparticles to aquatic fungi associated with leaf decomposition

Resumo

Este trabalho relata a síntese de nanopartículas de estrutura zeolítica de imidazolato-8 (ZIF-8 NPs) e a avaliação de seus potenciais riscos ao funcionamento dos ecossistemas. Foi conduzido um experimento em ambiente fechado de 45 dias para investigar os efeitos das ZIF-8 NPs em três concentrações (10, 100 e 1000 μg/L) sobre a comunidade de fungos aquáticos associada à decomposição de serapilheira de Populus nigra L. Após exposição crônica, as ZIF-8 NPs a 1000 μg/L inibiram significativamente a biomassa fúngica e as atividades de enzimas extracelulares, em consequência da inibição da perda de carbono e nitrogênio das folhas. Além disso, as ZIF-8 NPs a 10 μg/L aumentaram a proporção de Anguillospora na comunidade fúngica e levaram Monographella cucumerina e Mycosphaerella tassiana a se tornarem espécies-chave, o que acabou promovendo significativamente a decomposição da serapilheira. Em conclusão, o estudo fornece uma referência sobre a possível ecotoxicidade das ZIF-8 NPs para fungos aquáticos, confirma a influência dessas nanopartículas na ciclagem de nutrientes em riachos e ressalta a importância da estrutura da comunidade fúngica e das espécies-chave no processo de decomposição da serapilheira.

Abstract

Synthesis of zeolitic imidazolate framework-8 nanoparticles (ZIF-8 NPs) and evaluation of their potential threats on ecosystem functioning has been reported in this work. A 45-day indoor experiment was conducted to explore the effects of ZIF-8 NPs at three different concentrations (10, 100, and 1000 μg/L) on the aquatic fungal community associated with Populus nigra L. leaf litter decomposition. After chronic exposure, ZIF-8 NPs at 1000 μg/L significantly inhibited fungal biomass and extracellular enzyme activities as a result of inhibition on carbon and nitrogen loss of leaves. Besides, ZIF-8 NPs at 10 μg/L increased the percentage of Anguillospora in the fungal community and led Monographella cucumerina and Mycosphaerella tassiana to become the hub species, which eventually significantly promoted the decomposition of leaf litter. In conclusion, our study provides a reference for the possible ecotoxicity of ZIF-8 NPs on aquatic fungi, confirms the influence of ZIF-8 NPs on nutrient cycling in streams, and also emphasizes the importance of fungal community structure and hub species in the process of leaf litter decomposition.