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城市环境研究所苏建强研究员团队在秸秆及其转化产物施用对土壤抗生素及耐药性削减影响研究中取得进展

  •   畜牧业存在为治疗和预防疾病、促进动物生长而滥用抗生素的情况,以至于造成土壤抗生素和抗生素抗性基因(ARGs)污染,这一情况已经引起了各相关领域的广泛关注。大量未被动物吸收的抗生素和ARGs通过牲畜废水灌溉和粪肥施肥排放到土壤中,为耐药细菌提供选择性压力,促进ARGs的传播。在各种抗生素中,氟喹诺酮类由于使用广泛,吸附能力强,在土壤中检测到的浓度较高,构成了较高的环境风险。

      同时,我国每年有大量的农业废弃物产生,2018年,中国生产了约8.24亿吨农作物秸秆,秸秆的再利用被高度提倡。农作物秸秆富含纤维素、半纤维素和木质素等有机成分,在施回土壤的过程中能够提供大量碳源,已经被证明是污染物修复良好的共同基质。作为秸秆的典型转化产物,生物炭和灰分是良好的土壤改良剂,能够为土壤提供养分,提高作物产量。并且有研究表明,生物炭和灰分具有吸附有机污染物、缓解土壤ARGs积累的作用。然而,在秸秆和转化产品中,哪种材料更有助于减少耕作土壤中的抗生素和ARGs仍然是未知的。

      在国家自然科学基金和中国科学院战略重点研究计划等项目的资助下,中国科学院城市环境研究所苏建强团队比较了水稻秸秆、生物炭和灰分的施入对土壤中诺氟沙星降解的影响,并利用宏基因组学全面研究了不同处理下ARGs的动态趋势,分析了微生物群落和抗性基因的关联机制。最终,提出了更有利于去除土壤诺氟沙星和ARGs的秸秆处理方式,并阐明了碳含量和形式影响土壤微生物群落和抗生素耐药性的机制。

      此项研究结果以Evaluation of rice straw and its transformation products on norfloxacin degradation and antibiotic resistome attenuation during soil incorporation为题发表在国际期刊Chemosphere上,博士生田韶华为论文第一作者,黄栩副研究员为通讯作者,刘超翔研究员为共同通讯作者。

    图1 土壤掺入实验过程(a)抗生素和(b)ARGs相对丰度变化

    图2 主要细菌属和关键抗生素抗性基因的网络分析

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    责编 :谭莹莹