抗生素自發(fā)明以來(lái)被廣泛使用，曾經(jīng)被認(rèn)為是可以治愈任何細(xì)菌感染的靈丹妙藥。然而，由于多種因素的影響，21世紀(jì)以來(lái)細(xì)菌抗生素抗性（耐藥性）問(wèn)題日益突出，導(dǎo)致抗菌藥物治療失效時(shí)有發(fā)生，因此抗生素抗性基因被認(rèn)定為新興污染物。細(xì)菌抗生素抗性雖然是環(huán)境中的自然現(xiàn)象，但隨著環(huán)境中抗生素、重金屬和殺菌劑等濃度升高，對(duì)抗生素抗性基因的選擇壓力增大，促進(jìn)并加速了抗生素抗性基因在環(huán)境中的增殖、擴(kuò)散和傳播；特別是，抗性基因能夠通過(guò)多種途徑轉(zhuǎn)移給致病菌，對(duì)人類(lèi)、環(huán)境和社會(huì)健康構(gòu)成了巨大威脅。水環(huán)境是抗生素抗性基因重要的儲(chǔ)存庫(kù)，自然水體受市政污水、農(nóng)業(yè)徑流等人類(lèi)活動(dòng)影響，可為抗性基因的增殖和傳播提供理想的環(huán)境條件。研究表明，在生活污水、養(yǎng)殖廢水等抗生素含量較高的環(huán)境中，細(xì)菌群落物種分類(lèi)組成變化與抗生素抗性基因動(dòng)態(tài)密切相關(guān)。然而，在低抗生素選擇壓力的自然水體中，細(xì)菌群落組成對(duì)抗生素抗性基因動(dòng)態(tài)變化的影響研究較少。此外，目前國(guó)際上對(duì)高頻率時(shí)間尺度上抗生素抗性基因的季節(jié)變化趨勢(shì)與規(guī)律認(rèn)知不足，限制了水體抗生素抗性基因污染風(fēng)險(xiǎn)的精準(zhǔn)、有效防控。
中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所水生態(tài)健康研究組楊軍團(tuán)隊(duì)建立了城市水庫(kù)高頻觀測(cè)研究站，選取杏林灣水庫(kù)連續(xù)1年每周取樣，采用高通量熒光定量PCR和高通量測(cè)序方法研究了浮游細(xì)菌群落和抗生素抗性基因組成的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，多角度、多層次揭示了細(xì)菌群落組成與抗生素抗性基因的關(guān)系。該研究共檢出197種抗生素抗性基因和10種可移動(dòng)遺傳因子。研究發(fā)現(xiàn)，在一周時(shí)間內(nèi)，一些細(xì)菌和抗生素抗性基因豐度可發(fā)生劇烈變化或波動(dòng)；但在一年時(shí)間尺度上，細(xì)菌群落組成變化具有顯著的季節(jié)性，而抗生素抗性基因組成變化沒(méi)有明顯的季節(jié)性。進(jìn)一步研究表明，盡管細(xì)菌群落與抗性基因具有較弱的相關(guān)關(guān)系，但是細(xì)菌群落組成與抗性基因組成在時(shí)間尺度上變化是不同步的；細(xì)菌群落與環(huán)境因子之間聯(lián)系較抗性基因更緊密，但是中性過(guò)程（隨機(jī)性過(guò)程）對(duì)細(xì)菌群落組成變化影響更大、決定性過(guò)程對(duì)抗性基因組成變化影響更大。此外，研究發(fā)現(xiàn)降雨和濁度與抗性基因豐度和豐富度顯著正相關(guān)，而且可移動(dòng)遺傳因子與抗性基因顯著正相關(guān)。總的來(lái)說(shuō)，該研究解析了城市水庫(kù)水體中抗生素抗性基因在高頻時(shí)間尺度上的變化模式及影響因素，揭示了低抗生素選擇壓力水體中細(xì)菌群落物種組成與抗性功能的解耦合現(xiàn)象，為水環(huán)境中抗生素抗性基因的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、控制和管理提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
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