文章信息

TITLE：Linkage and driving mechanisms of antibiotic resistome in surface and ground water: Their responses to land use and seasonal variation
譯名：地表水和地下水中抗生素耐藥性的連鎖和驅動機制：它們對土地利用和季節變化的響應
期刊：Water Research
第一作者：張露博士生，計磊碩士生
通訊作者：王智研究員，寧康教授
通訊單位：中國科學院精密測量科學與技術創新研究院，華中科技大學
下載鏈接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2022.118279

亮點

? 地表水和地下水中抗生素耐藥基因（ARGs）季節變化不一致。
? 地表水和地下水之間ARGs聯系在雨季更密切。
?土地利用對ARGs的影響在地表水和旱季更加強烈。
?土地利用對地表水和地下水產生影響的最佳緩沖區隨季節發生變化。
?可移動基因元件（MGEs）介導的隨機過程主導抗性基因群落構建。

研究進展

抗生素誘導產生的抗生素耐藥基因（ARGs）已成為21世紀全球公認的環境與公共安全問題。地表水和地下水作為重要的水資源由于受到人類活動的影響已成為ARGs污染的熱點。盡管地下水和地表水之間存在水文連通性，但地下水中的環境，包括水滯留時間、人為干擾、溶解氧和光照等條件與地表水顯著不同。目前對這兩種水環境中ARGs污染的區別與聯系的認知仍十分有限。土地利用作為人類活動在空間上的系統反映，已被證明是ARGs形成的重要原因。以往的研究主要集中在特定土地利用類型對地表水ARGs的影響，對于不同土地利用類型對地表水和地下水ARGs的聯動影響以及規模效應仍不清楚。此外，ARG通常存在于微生物群落中，ARGs分布在很大程度上受微生物群落結構的影響。之前的研究已經證實隨機過程和確定性過程影響微生物群落構建，但是地表水和地下水之間ARGs組成和微生物群落的生態過程和形成機制是否有相似性和差異性，以及它們如何應對不同的外部干擾，如土地利用和季節變化，目前尚不清楚。

圖1 圖形摘要

本研究以江漢平原洪湖流域為研究對象，利用宏基因組技術對流域內地表水和地下水中的ARG污染進行了調查，探討地表水與地下水中ARGs的污染特征、生態過程與形成機制、及其對土地利用和季節變化的響應問題。研究結果表明，地表水和地下水中ARGs的豐度和多樣性在季節上的變化并不一致，并且在雨季地表水和地下水中ARGs之間的關系密切。土地利用對ARGs的影響在地表水強于地下水，而且在旱季強于雨季。有趣的是，土地利用對地表水和地下水ARGs影響最強烈的最佳緩沖區并不相同，地表水的最佳緩沖區為1500m（旱季和雨季），而地下水最佳緩沖區為1000m（旱季）和500m（雨季）。此外，由可移動基因元件（MGEs）介導的隨機過程比確定性過程對ARGs群落構建的貢獻更大，尤其是在地下水中。最后，依據人類致病菌（HBP）所攜帶的MGEs上的ARGs風險水平最高，我們基于重疊群分析了ARGs、MGEs和HBP共存情況來評估ARG在地表水和地下水中的潛在風險。研究結果表明無論是旱季還是雨季，地下水中存在的潛在風險更高。
本研究深入了解了季節和土地利用對地表水和地下水中ARGs污染、生態過程及形成機制的影響，并對ARGs所產生的潛在風險進行了評估，有助于制定有效的管理策略，控制復雜人類活動流域內的ARGs污染。

圖2 ARGs在地表水和地下水中共存。地表水和地下水在旱季(a)和雨季(b)共存的抗性基因亞型的數量。rpoB2?、OpmH(d)、sul1(e)、arnA(f)的豐度在地表水和地下水中的相關性

圖3 土地利用對ARGs的影響。不同季節和空間尺度下土地利用對地表水（a）和地下水（b）中ARGs的解釋率

圖4 ARGs群落組成的驅動因素。PLS-PMA模型被用于揭示地表水（a）和地下水（c）中土地利用、理化因子、MGEs、微生物群落和ARGs之間的關系。Pro=變形菌門；Act=放線菌門；Bac=擬桿菌門；Fir=厚壁菌門；Cya=藍藻門。柱狀圖顯示了土地利用、理化因子、MGEs和微生物群落對地表水(b)和地下水(d)中ARGs的影響

圖5 ARGs群落構建的生態過程。隨機過程在旱季和雨季對地表水和地下水中ARGs群落構建的貢獻

END

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的文献解读|地表水和地下水中抗生素耐药性的连锁和驱动机制：它们对土地利用和季节变化的响应的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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