科研动态

国科大博士生导师颜昌宙团队在人工湿地中抗生素抗性基因时空动态变化及其影响因素的研究方面取得进展

  •   抗生素抗性基因(ARGs)作为新型污染物引起了广泛关注。与传统污染物不同,ARGs不仅能在环境中持久存在,而且具有快速扩散的特性。ARGs可通过食物链进入人体内,并通过基因转移而使人体中的致病菌产生抗药性,这对公共健康安全构成了巨大威胁。如何有效地控制ARGs在环境中的扩散已成为亟待解决的问题。近年来,应用人工湿地去除抗生素和ARGs的研究受到了广泛的关注。诸多研究人员致力于优化人工湿地的运行参数,旨在提高污染物去除效率。然而,关于ARGs在人工湿地中的分布特征及其去除效率影响因素的量化研究却几近空白。

      中国科学院城市环境研究所颜昌宙研究组以磺胺类抗生素抗性基因为研究对象,调查了上行式垂直潜流人工湿地中磺胺类ARGs的时空分布特征。研究发现,ARGs的绝对丰度呈底层 > 中层 > 顶层的趋势。ARGs的相对丰度从底层到中层显著降低,但在顶层出现增加趋势。夏季各点位ARGs绝对丰度显著高于冬季。底层是去除磺胺类ARGs的主要阶段。基于ARGs的时空分布,利用偏最小二乘路径分析模型探讨了ARGs动态变化的内在机制,发现理化因素、微生物和抗生素主要通过可移动遗传元件间接影响ARGs的时空分布。理化因子、微生物和抗生素对ARGs时空分布的间接影响系数分别为0.505、0.221和0.98。MGEs对ARGs时空分布的直接影响系数为0.895。网络分析结果表明,夏季ARGs的潜在寄主种类比冬季丰富。磺胺类ARGs对潜在宿主的选择方式是非特异性的。在上行式垂直潜流人工湿地中存在磺胺类ARGs感染致病菌的风险。同时我们的研究结果表明,上行式垂直潜流人工湿地能有效降低ARGs的绝对丰度,并大幅减少出水中携带ARGs的病原体。上述的研究发现为有效降低ARGs扩散风险提供了理论依据。

      研究结果以Spatiotemporal dynamic changes of antibiotic resistance genes in constructed wetlands and associated influencing factors为题发表在环境领域国际主流期刊Environmental Pollution上。颜昌宙研究员为通讯作者,博士生张灵为第一作者。该研究得到了国家重点研发项目(2018YFE0103300)和中国科学院A类战略先导科技专项子课题(XDA23030203)的支持。

      论文链接

    图1 ARGs在上行式垂直潜流人工湿地中的时空分布特征及其影响因素

    责编 :李暄妍