中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境所在塑料際抗性組的動(dòng)態(tài)變化研究中取得進(jìn)展

塑料污染普遍存在。環(huán)境微生物可在塑料表面定殖，從而形成生物膜，即塑料際。隨著環(huán)境中抗生素抗性產(chǎn)生和傳播的增加，水生生態(tài)系統(tǒng)中的塑料受到抗生素抗性的污染。作為一種疏水性基質(zhì)，塑料在環(huán)境中易吸附有機(jī)和無(wú)機(jī)污染物，如抗生素、重金屬、農(nóng)藥、多環(huán)芳烴（PAHs）及其他持久性有機(jī)污染物。這些化學(xué)混合物污染可能促進(jìn)抗生素抗性的選擇或共選擇，使塑料成為抗生素抗性產(chǎn)生和傳播的有利基質(zhì)。同時(shí)，攜帶抗生素抗性的塑料可進(jìn)行長(zhǎng)距離擴(kuò)散及通過食物網(wǎng)進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)級(jí)的轉(zhuǎn)移，對(duì)水體、食物供應(yīng)和人類健康可能產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，了解抗性組在塑料際的發(fā)展過程，對(duì)其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及環(huán)境健康具有重要意義。然而，目前學(xué)界對(duì)塑料際抗生素抗性組的研究主要基于現(xiàn)場(chǎng)采樣，結(jié)果表明，塑料攜帶有多種抗性基因（ARGs）和抗性菌（ARB）。但是關(guān)于在塑料表面微生物定殖和生物膜形成過程中抗生素抗性組的產(chǎn)生和動(dòng)態(tài)變化尚不清晰，僅有少數(shù)研究關(guān)注塑料際微生物定殖過程中微生物群落組成的動(dòng)態(tài)變化。塑料際的抗性組隨時(shí)間變化的研究較少，如對(duì)塑料際初始、過渡和持久存在的抗性組（Resistome）研究，這不利于科研人員評(píng)估與塑料際相關(guān)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

中國(guó)科學(xué)院院士、中科院城市環(huán)境研究所研究員朱永官研究團(tuán)隊(duì)對(duì)水體環(huán)境塑料上生物膜的抗性水平開展研究。將聚乙烯（PE）塑料碎片暴露在城市化的水生生態(tài)系統(tǒng)（廈門杏林灣的地表水）中30 天，利用高通量qPCR 技術(shù)及384 個(gè)經(jīng)過驗(yàn)證的引物，覆蓋幾乎所有主要類別的ARGs 和49個(gè)MGEs標(biāo)記基因，分析塑料際和周圍水中抗生素抗性組多樣性和豐富性的時(shí)間變化。結(jié)果表明，塑料際共檢測(cè)到82種ARGs、12種MGEs和63種病原菌，其中，共有5個(gè)MGEs和6個(gè)ARGs在塑料際的微生物定殖過程中持久存在。由于它們?cè)趥鞑タ股啬退幮苑矫婢哂兄匾饔?，因此具有潛在的環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)。除了在基因?qū)用娴难芯浚芯咳藛T還利用單細(xì)胞拉曼結(jié)合重水標(biāo)記，從表型上分析塑料際微生物的生理狀態(tài)，研究表明，相比水體環(huán)境的浮游狀態(tài)細(xì)菌，塑料際生物膜聚集狀態(tài)對(duì)于外部抗生素壓力更具耐受性。綜合基因水平和生理水平的證據(jù)，即持久存在的MG‐Es、選擇性定殖的致病菌、增加的表型抗生素耐受性及潛在的營(yíng)養(yǎng)級(jí)轉(zhuǎn)移，表明塑料際是獲得和傳播抗生素抗性和致病菌的潛在場(chǎng)所，并且可能對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人類健康產(chǎn)生長(zhǎng)期的負(fù)面影響。該研究提供對(duì)塑料際抗生素抗性組發(fā)展的重要證據(jù)，強(qiáng)調(diào)監(jiān)測(cè)塑料際微生物，以評(píng)估其潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

相關(guān)研究成果以Temporal Dynamics of Antibiotic Resistome in the Plastisphere during Microbi‐al Colonization 為題，發(fā)表在Environmental Science&Technology 上。城市環(huán)境所博士楊凱為論文第一作者，研究員崔麗為論文通訊作者。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院基礎(chǔ)前沿科學(xué)研究計(jì)劃 從0到1 原始創(chuàng)新項(xiàng)目、國(guó)際科學(xué)組織聯(lián)盟重點(diǎn)合作研究項(xiàng)目等的資助。

圖1 塑料際抗生素抗性組