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人类长期对抗生素的过度依赖和滥用引发了细菌耐药性(抗生素抗性),进而使原有针对性的抗生素治疗变得无效。事实上,细菌对抗生素产生抗性的关键是携带有相应的抗生素抗性基因(antibioticresistance genes, ARGs),抗性基因能够在不同细菌间交换和传播。21世纪以来,新型抗生素的开发速度不断下降,但ARGs却快速出现和传播,因此细菌的抗生素抗性被公认为是当前全球亟待解决的一大难题和公共健康的一大威胁。近年来,科学家发现ARGs在各种环境中广泛存在;特别是,生活污水、医疗垃圾、水产和畜牧养殖废水中含有大量抗生素和丰富多样的ARGs。这些废水中的ARGs可以通过多种途径进入自然水环境中,水生生态系统对细菌ARGs的产生、交换、进化和传播起到了至关重要的作用。然而,目前关于自然水体中ARGs分布规律的研究还十分缺乏,对生物地理学过程如何影响ARGs空间分布知之甚少。

本项目参加单位中国科学院城市环境研究所水生态健康研究组(杨军团队)对中国42个湖泊和水库的ARGs分布特征进行研究。共检出167种ARGs和9种可移动遗传因子,发现具有外排泵抗性机制的多重耐药基因绝对丰度(拷贝/升)最优势,其次是β-内酰胺类耐药基因。结果显示我国湖库水体中的ARGs分布具有南北差异性分布的地理格局,其中中部/南部湖库与北部湖库在ARGs丰度与组成方面存在较大差异,并且ARGs组成相似性呈显著的距离衰减趋势;此外,我国湖库水体中的ARGs分布受到多种生态过程与机制的影响(例如,环境选择和扩散限制),其中流域人类活动因素对ARGs组成的空间分布影响最大,其次是空间、细菌和理化因素。该研究首次从生态学视角对我国湖库水体细菌ARGs的大空间尺度分布格局与机制进行了综合分析,为全面深入理解ARGs在自然水环境中的时空分布特征提供了基础数据,具有十分重要的科学意义。此外,该研究对公共健康和环境管理领域具有潜在应用价值,可为湖泊水库ARGs监测、安全评估和风险防控等方面提供参考和依据。


本研究成果由本项目第三课题(2017YFA0605203)第一资助,发表于环境科学领域TOP期刊《EnvironmentalInternational》LiuLM, Su JQ, Guo YY, Wilkinson DM, Liu ZW, Zhu YG, Yang J*. 2018. Large-scalebiogeographical patterns of bacterial antibiotic resistome in the waterbodiesof China. Environment International 117: 292–299 (2018.5.10) DOI:https://doi.org/10.1016/j.envint.2018.05.023 (SCI一区, IF=7.297),项目骨干杨军研究员为通讯作者。

原文链接:https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0160412017319906