研究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

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 bloom）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。这些因素可以显着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。

本文来源于：城市环境研究所

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