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科研進展

精密測量院在洪湖濕地抗生素抗性基因研究中取得新進展

發表日期:2020-09-10來源:精密測量科學與技術創新研究院放大 縮小

  抗生素在人類與動物疾病防治中發揮了巨大的作用。然而由于抗生素的大量使用,造成了環境中抗生素濃度的增加與污染。環境中的抗生素一方面會直接對生物體產生毒性效應,更嚴重的是,其能誘導環境微生物的抗性基因(ARGs),從而產生耐藥細菌,進而通過食物鏈(網)的傳遞而威脅著人類健康。抗生素耐藥已被世界衛生組織認為是21世紀人類面臨的最大的公共衛生安全問題之一。由于ARGs存在于環境微生物中,在環境壓力下,微生物可以通過選擇群體、基因突變和重排以及/或ARG基因的水平轉移來改變ARGs的含量。湖泊是抗生素與抗性基因污染的一個重要儲存庫,湖泊作為地球上最重要的水資源之一,有關湖泊抗生素與抗性基因污染現狀已引起了全球的廣泛關注,但是我們仍然缺乏全面的系統的數據來揭示湖泊中ARGs的形成與傳播機制,尤其是針對長江中游典型農業活動干擾的湖泊。

  精密測量院研究員王智團隊在前期對洪湖及周邊水域抗生素污染(Wang et al., Sci Total Environ, 2017)與微生物群落特征研究(Han et al., Genom Proteom Bioinf, 2019)的基礎上,其團隊聯合華中科技大學寧康教授團隊與中國環境科學研究院研究員盧少勇以洪湖及周邊養殖塘與河流為研究對象,通過夏季與冬季的采樣分析,探討了ARGs與微生物群落、抗生素含量和常規水質間的關系。研究表明,抗生素、營養鹽和水體溶解氧分別與幾乎所有的抗性基因呈顯著正相關和負相關,發現減少抗生素和富營養化水平可能可以有效降低ARGs的風險。結構方程分析表明,微生物群落結構的變化對ARGs的變化有最直接的貢獻,當考慮到間接影響時,環境因素解釋了34%的抗性基因變化,微生物群落解釋了28%的變化,而它們的交互作用解釋了27%的變化。進一步分析表明,Firmicutes, Gemmatimonadetes, Proteobacteria等的豐度及其與ARGs呈顯著正相關,表明這些門可能攜帶抗性基因。本研究為我國典型農業活動干擾湖泊中ARGs的分布和傳播提供了系統的理論依據,并為控制這一新型污染物提供了新的思路。

  相關研究近期發表在環境科學與工程領域期刊J Hazard Mater上(Wang et al., JHM, 2020),研究得到中國科學院青年創新促進會、國家自然科學基金和湖北省自然科學基金等項目資助。

  王智為中國科學院青年創新促進會會員,湖北省杰出青年基金獲得者,擔任環境類SCI期刊Chemosphere編委和Front Environ Sci評審編輯,主要從事濕地新型污染物精密測量、生態效應與控制等方面的研究,目前已在Water Res、J Hazard Mater等發表論文50余篇。

  論文鏈接https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389420304155

  

洪湖及周邊水域抗生素抗性基因與微生物群落、環境因子的相關性熱圖

  

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