抗性微生物在环境中的产生和传播是影响人类健康的重要风险因素。养殖业中抗生素的应用及其产生的废弃物的农用被认为是农田土壤抗生素抗性基因（ARGs）蓄积的主要来源。然而，绝大部分抗生素在土壤中可以快速降解，有机肥来源的含ARGs细菌在土壤环境中难以有效存活，这说明其它因素也可能在土壤ARGs的产生和维持中发挥重要作用。过去的研究发现，微生物对重金属和抗生素产生抗性的机理较为相似，并且重金属抗性基因和ARGs往往能够存在于相同的DNA片段上。因此，微生物在面临重金属胁迫对重金属产生抗性机制的同时，极有可能也会对抗生素产生抗性。
为了检验这一假设，贺纪正研究组与中国农科院等单位合作，利用高通量定量PCR技术对中国农科院长期铜污染的两种农田土壤中ARGs的丰度和多样性进行了研究，分别在湖南红壤和山东潮土中检测到了157和149种ARGs，以多耐药性（multidrug）抗性基因和内酰胺类抗生素抗性基因为主。ARGs的多样性和相对丰度随着铜污染水平的提高而显著增加，并且与可移动遗传原件（MEGs）存在显著的正相关关系，表明铜污染土壤中ARGs具有潜在迁移性。网络分析表明ARGs和微生物类群之间存在显著的共存关系，揭示出微生物群落和ARGs之间密切相关。通过建立结构方程模型发现铜污染对于抗生素抗性基因的影响主要是通过改变细菌的群落组成和可移动遗传原件实现的。
该研究证明了在田间实地条件下，长期铜污染会显著改变环境抗性基因的多样性、多度及其可移动性。该成果为人们认识农田土壤中ARGs的产生途径和维持机制提供了新的见解。
该研究成果(Field-based evidence for copper contamination induced changes of antibiotic resistance in agricultural soils. 18, 3896-3909）最近发表于Environmental Microbiology的“病原菌与抗生素抗性生态学专刊（Special Issue on Pathogen and Antibiotic Resistance Ecology）”上。该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项（B类）等课题的资助。
论文链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1462-2920.13370/full
土壤环境科学实验室
2016年11月21日