第七届青年地学论坛

       抗生素抗性基因（Antibiotic resistance genes, ARGs）的环境污染及其潜在健康风险近年来受到广泛关注，被认为是一类新生物污染物。城市景观水体是居民亲水活动的主要场所之一，其生态环境安全对于保障城市人群健康具有重要意义，然而有关城市景观水体ARGs的赋存水平、分布特征及其形成机制尚不清楚，且较缺乏对城市水循环不同关键节点的协同研究。本研究以滨海城市厦门为研究区域，采用16S rRNA基因扩增子测序、高通量定量PCR、多元统计与生态零模型等技术手段，系统研究了厦门关键城市水节点（水源地水库、污水处理厂和景观水体）ARGs的分布格局及其形成机制，取得了以下成果：

1. 发现厦门水源地水库、景观水体和污水厂进出水分布有237种ARG亚型；揭示了ARGs分布具有明显的生境异质性（图1A），市政污水、小型景观水体是ARGs的分布热区，是城市水环境ARGs传播扩散的关键节点；阐明了移动遗传元件（MGEs）介导的随机过程是污水和小型景观水体ARGs传播扩散的主要生态学机制（图1B、C）；发现新德里金属-β-内酰胺酶1（bla_NDM-1）是市政污水的特征ARGs之一，丰度较高，说明bla_NDM-1可能在厦门人群中广泛传播，其健康风险亟待评估。
2. 比较了城市泻湖（筼筜湖）与西藏湖泊沉积物中ARGs的赋存水平，发现筼筜湖沉积物ARGs的种类和丰度分别是西藏湖泊的11倍和53倍，说明城市化进程对ARGs的传播有着促进效应；揭示了厌氧微生物类群是沉积物ARGs的潜在宿主；发现沉积物理化因子与重金属通过作用于生物因子（MGEs、微生物群落等）分别对沉积物ARG赋存水平施加正向和负向效应；揭示了移动遗传元件介导的水平基因转移与微生物群落介导的垂直基因转移分别是影响沉积物ARG丰度和群落组成的主要机制；基于群落中性模型分析，揭示了确定性和随机性过程共同影响了沉积物ARG群落的构建过程（图2）。
3. 发现城市泻湖（筼筜湖）水体ARGs有着明显的季节动态变化，夏冬季ARGs的种类与丰度显著高于春秋季，揭示了随机过程对夏冬季ARG群落的构建具有较强影响，阐明了季节尺度上ARG与微生物群落构建机制的解耦合现象；发现污水漏排、溢流导致人类粪便污染筼筜湖水体，提出了粪便污染致使水体中粪便菌和MGEs含量上升，间接通过随机过程促进ARGs传播的观点（图3）；揭示了转座子tnpA-07是介导筼筜湖湖水体ARGs水平基因转移的关键基因元件。

       以上研究成果为深入认识城市水环境ARGs传播扩散的生态机理及城市水环境安全保障措施的制定提供了科学依据和数据支撑。

城市水循环，抗生素抗性基因，移动遗传元件，水平基因转移，垂直基因转移，群落构建机制