科技创新进展：揭示重金属与抗生素共存影响稻田土壤微生物群落结构和耐药性发展
近日，我所微生物学科生物农药课题组联合检测中心研究团队在生态环境领域顶级期刊Water Research上发表题为“Characterization of heavy metal, antibiotic pollution, and their resistance genes in paddy with secondary municipal-treated wastewater irrigation” 的研究论文，探索揭示了再生水资源利用对稻米品质的影响，为重金属与抗生素污染作物种植体系生态风险评价以及农产品质量安全提供了科学依据。
采用再生水进行灌溉已成为缓解农业水资源紧缺的有效方法，然而，再生水中低浓度抗生素被引入稻田生态系统中与稻田土壤中已残留的重金属共存，这种共存对于稻田微生物的影响目前并不清楚。
研究人员通过液相色谱高分辨质谱、荧光定量PCR、宏基因组测序结合生物信息学分析技术评估了再生资源（水）利用下稻田土壤中微生物生理功能编码基因的丰度变化，揭示了微生物相关功能模块、可移动遗传因子和抗性基因之间关系。
图1 重金属与抗生素共存下稻田土壤微生物响应机制及耐药基因组的变化
结果表明，抗生素和重金属共存影响了微生物群落，促进了重金属和抗生素的耐药性的发展。网络分析显示变形杆菌是重金属抗性基因、抗生素抗性基因和整合子最有潜力的宿主，重金属和抗生素的共同选择是微生物维持耐药性的潜在机制。重金属抗性基因 czc A和抗生素抗性基因 sul 1可作为研究环境中重金属抗性基因和抗生素抗性基因共选择的模式基因，研究结果进一步揭示了制定防控抗生素抗性基因传播的有效方法时应考虑重金属和抗生素共存的重要性。
该研究获得了国家自然科学基金、浙江省重点研发计划项目和中央科研院所基本科研业务费专项资金等项目的资助。
文章链接：
https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.121208