導 讀
研究結果表明，土壤中主要的ARGs有β-內酰胺類（β-lactams）、四環素類（tetracyclines）、多重抗藥性基因（multidrugs）；長期的污泥和雞糞的添加顯著增加了土壤中ARGs的豐度（P < 0.05)，單個抗性基因的最高富集倍數達3845倍（mexF）；移動遺傳元件的增加表明污泥和雞糞的添加可能會增加ARGs水平轉移（HGT)的可能性；基于mental test和VPA分析表明微生物群落結構的變化是影響ARGs豐度和多樣性的主要因素。
此外，通過網絡分析（Network analysis）得出了一些具有指示作用的抗性基因和可能的潛在抗性基因宿主的微生物。
來源：中國科學院網站（2016年4月11日），原題為“城市環境所揭示城市污泥長期農用導致土壤中抗生素抗性基因污染”。
抗生素的大規模生產和使用已經持續了70多年，極大地促進了人類的健康和農業生產。然而，當前抗生素的大量使用或不恰當的使用可以導致抗生素抗性的蔓延。
因此，2001年世界衛生組織(WHO)已將抗生素抗性基因(ARGs)作為21世紀威脅人類健康的最重大挑戰之一，并將在全球范圍內對控制ARGs進行戰略部署。2015年WHO再次提出要謹慎使用抗生素（Antibiotics: Handle With Care）。
過去的十幾年研究表明農業和養殖業中抗生素的過量使用導致了細菌抗性基因的增加。ARGs的快速出現和擴散極大地影響了抗生素的治療效果，嚴重威脅人類健康。
抗生素抗性基因污染的兩個主要源頭是集約化養殖業和城市污水處理系統。在動物養殖業中，抗生素的使用極大地刺激了抗性基因的發展。動物腸道內和糞便中含有豐富的抗性基因。
與此同時城市污水匯集了包括醫療、工業、農業等各種廢水，而目前城市污水處理系統不能有效地去除廢水中的抗性基因，最終以污泥的形式排除。畜禽糞便和污泥資源化農業利用是城市可持續生物地球化學調控的重要途徑。
然而，未經處理或處理不達標的畜禽糞便和污泥的直接添加無疑會導致抗性基因在土壤中的傳播擴散，食物鏈最終對人類的健康構成威脅。
盡管已有研究表明污泥和畜禽糞便作為有機肥可能導致土壤中抗性基因的積累，但是缺乏較為系統的研究，一方面，由于多數研究采用常規定量PCR只能針對幾種或十幾種的抗性基因，不能全面反應土壤中抗性基因的分布狀況；另一方面，多數研究停留在實驗室培養或短期的田間試驗，長期的定位試驗可以提供更為直接的數據，目前還缺少這方面的研究。
中國科學院城市環境研究所城市土壤和生物地球化學研究組朱永官團隊采用高通量熒光定量PCR系統（HT-qPCR）和高通量測序研究了長期的污泥和雞糞的使用對土壤ARGs豐度和多樣性的影響。
相較普通定量PCR，HT-qPCR單次反應可超過5000個，可以同時定量分析多種抗性基因，該研究選用了296對引物，基本涵蓋了所有常見抗性基因和移動遺傳元件（MGEs）。此外，運用高通量Illumina測序方法分析了微生物群落變化。
研究結果表明，土壤中主要的ARGs有β-內酰胺類（β-lactams）、四環素類（tetracyclines）、多重抗藥性基因（multidrugs）；長期的污泥和雞糞的添加顯著增加了土壤中ARGs的豐度（P < 0.05)，單個抗性基因的最高富集倍數達3845倍（mexF）；移動遺傳元件的增加表明污泥和雞糞的添加可能會增加ARGs水平轉移（HGT)的可能性；基于mental test和VPA分析表明微生物群落結構的變化是影響ARGs豐度和多樣性的主要因素。
此外，通過網絡分析（Network analysis）得出了一些具有指示作用的抗性基因和可能的潛在抗性基因宿主的微生物。
該研究成果為評價城市化和集約化農業活動導致的抗生素抗性基因污染的風險提供了理論依據，為我國畜禽養殖糞便以及污泥的資源化和安全利用提供借鑒。
該研究成果已于3月21日發表在Environment International上(Qinglin Chen, Xinli An, Hu Li, Jianqiang Su, Yibing Ma, Yong-Guan Zhu. Long-term field application of sewage sludge increases the abundance of antibiotic resistance genes in soil)。
該項研究工作得到了國家自然科學基金和中國科學院戰略重點研究項目的資助。
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