环境抗性基因传播与阻控研究获新进展

广东省科学院微生物研究所研究员许玫英团队在环境抗性基因传播与阻控研究方面取得新进展。相关成果近日发表于《危险材料杂志》（Journal of Hazardous Materials）。

该研究在国家自然科学基金等项目的资助下，发现在抗生素污染的土壤中，生物膜界面尤其胞外聚合物是抗生素抗性基因富集的重要场所，利用纳米零价铁可以缓解抗生素暴露对微生物的刺激作用，减少胞外聚合物合成与分泌，并抑制胞外聚合物界面相关抗生素抗性基因的水平转移。

铁作为一种重要的营养元素，在调节微生物生理稳态方面发挥重要作用。纳米零价铁因其具有高比表面积、高反应活性和强还原性能，而成为一种广受关注的环境修复材料，常用于抗生素等污染物的降解和去除。

该研究通过将微生物培养和土壤微宇宙实验相结合，深入探讨了利用纳米零价铁来调节细菌胞外聚合物的合成与分泌，进而阻控抗生素抗性基因在土壤中水平转移的可行性。结果显示，在土壤微生物培养过程中，四环素暴露可导致胞外聚合物大量分泌以及相关四环素抗生素抗性基因的显著增加；尤其是胞外聚合物界面四环素拷贝数占总四环素拷贝数的71.39%，表明胞外聚合物可促进抗生素抗性基因水平转移。

然而，随着纳米零价铁的添加，土壤微生物的胞外聚合物分泌量减少71.46%；同时胞外聚合物界面四环素拷贝数从7.04 log unit降低到了5.12 log unit，直接导致总四环素拷贝数从7.19 log unit减少至5.68 log unit。

微生物代谢和宏转录组分析结果表明，纳米零价铁减少细菌胞外聚合物分泌主要是因为其能缓解四环素给土壤微生物带来的氧化应激压力，导致与环二鸟苷单磷酸信号系统相关基因表达下调；纳米零价铁减少四环素富集主要是由于在纳米零价铁作用下，胞外聚合物分泌量减少，大大降低了胞外聚合物界面相关四环素的水平转移效率，尤其是转化效率。

该研究为土壤等环境抗生素抗性基因传播的阻控技术开发提供了新思路。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.135902