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城市环境所揭示水库蓝藻水华对浮游细菌抗生素抗性基因的影响及机

城市环境所揭示水库蓝藻水华对浮游细菌抗生素抗性基因的影响及机制

  在世界各地的湖泊、水库等淡水生态系统中,抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)和蓝藻水华(cyanobacterial 幸运28bloom)都因其对人类健康的潜在危害而引起了全球公众的广泛关注。特别是,近半个世纪以来在气候变暖和城市化大背景下,不合理的人类活动加剧了ARGs的富集、传播和扩散,极有可能导致生态系统改变和服务功能损失。湖泊水库水体中具有丰富多样的细菌,其中携带有ARGs的细菌被称作抗生素抗性菌,水生生态系统通常被认为是环境中ARGs的一个重要的源和汇。由于人类经常与水直接接触(例如,游泳)、直接饮用水和食用水产品,所以与其他水环境相比,人们更容易受到淡水环境中抗生素抗性菌的感染。湖泊水库细菌物种分布通常受到许多生物和非生物因素的影响,例如蓝藻水华、水体分层和细菌生活方式(自由生和附着生)等。这些因素可以显著地影响细菌群落组成的时空变化,但这些因素(尤其是蓝藻水华)对湖库浮游细菌抗生素抗性功能的影响及机制尚不清楚。

  中国科学院城市环境研究所水生态健康研究组(杨军团队)采用高通量荧光定量PCR技术和高通量测序方法对水库蓝藻水华期和非水华期、自由生和颗粒附着生细菌所携带的ARGs进行了比较研究。结果表明,该研究共检出145种ARGs和9种可移动遗传因子,其中具有外排泵抗性机制的多重耐药基因最具优势(68.93%),非水华期自由生细菌的ARGs丰度最高;蓝藻水华期的ARGs种类数低于非水华期,水华期和非水华期共有的ARGs丰度贡献分别是99.8%和96.9%;蓝藻水华对自由生细菌ARGs丰度的抑制作用较大,对附着生细菌ARGs功能组成的影响较强。在水华发生和消退过程中,ARGs的分布与3种可移动遗传因子、低丰度稀有细菌密切相关;ARGs的群落构建还受到随机性过程的影响,其中幸运28 自由生细菌ARGs群落较附着生细菌具有更高的随机性水平。因此,细菌的生活方式是能引起ARGs对蓝藻水华差异性响应的重要机制之一。该研究为深入理解ARGs在自然水环境中的分布特征提供了基础数据,可为湖泊水库ARGs监测、安全评估、生态管理和风险防控等方面提供参考。

  研究成果近日以The antibiotic resistome of free-living and particle-attached bacteria under a reservoir cyanobacterial bloom 为题发表于环境科学与生态学领域国际期刊Environment International, 2018, 117:107-115。城市环境所硕士生郭云艳为第一作者,研究员杨军为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划“全球变化及应对”重点专项、国家自然科学基金、厦门市科技计划的资助。

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