水生所揭示多重環(huán)境壓力下浮游植物相關細菌及抗生素抗性基因的賦存特征
浮游植物是水生態(tài)系統(tǒng)的重要初級生產(chǎn)者,其與細菌的復雜關系不僅影響水生態(tài)系統(tǒng)的平衡,同時也影響水生態(tài)系統(tǒng)抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)的傳播。雖然藻際已被證實是水環(huán)境ARGs的重要生態(tài)位,然而在自然條件下,多重環(huán)境脅迫如何共同調(diào)控浮游植物群落結構、藻-菌互作關系以及藻際ARGs的動態(tài)分布與傳播,目前仍缺乏系統(tǒng)認識。
為闡明多重環(huán)境壓力對浮游植物群落及藻際ARGs傳播的協(xié)同機制,中國科學院水生生物研究所吳辰熙研究員團隊與徐軍研究員團隊合作,利用中宇宙實驗系統(tǒng),模擬了在升溫、抗生素和微塑料多重脅迫下以微囊藻為絕對優(yōu)勢種的浮游植物群落的響應過程,并重點分析了藻際細菌及ARGs的傳播特征。研究結果表明,在微囊藻主導的水生態(tài)系統(tǒng)中,單一脅迫均能進一步強化微囊藻的優(yōu)勢地位,但只有升溫處理顯著增強了藻際細菌的代謝活性,并促進藻際ARGs的增殖。在共同處理體系中,升溫緩解了抗生素和微塑料的抑制作用,并主導了藻-菌互作模式及藻際ARGs的演變方向。進一步分析表明,微囊藻共生菌(如玫瑰單胞菌和甲基桿菌)及其毒素降解菌(如假單胞菌和鞘氨醇單胞菌)的富集是促進藻際ARGs傳播的重要因素。

圖1 不同處理下ARGs宿主菌-ARGs互作網(wǎng)絡圖

圖2 不同處理下藻-菌互作網(wǎng)絡圖(A);關鍵ARGs宿主菌豐度熱圖(B);藻際細菌KEGG代謝通路富集分析(C)
該研究成果以“Multiple stressors enhance Microcystis dominance and modulate phycospheric antibiotic resistome in aquatic mesocosm為題發(fā)表于Journal of Hazardous Materials(文章鏈接:https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.139633)。水生所賈佳特別研究助理為論文的第一作者,吳辰熙研究員和徐軍研究員為論文共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金項目(32401408,42477426)的資助。
