? ? ? 2021年10月25日，權(quán)威學(xué)術(shù)期刊Environmental Science & Technology發(fā)表相關(guān)研究進(jìn)展，揭示生物炭和超富集植物在鎘和土霉素共污染土壤對(duì)抗生素耐藥性的影響，中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所博士生付玉豪為論文第一作者，研究員王芳為論文通訊作者，論文題名：Strategy for Mitigating Antibiotic Resistance by Biochar and Hyperaccumulators in Cadmium and Oxytetracycline Co-contaminated Soil。

研究背景

? ? ? 對(duì)生態(tài)安全和人類(lèi)健康的嚴(yán)重威脅，抗生素抗性基因 (ARG) 的全球流行越來(lái)越受到關(guān)注。在農(nóng)業(yè)實(shí)踐中用污水灌溉和農(nóng)田施用糞肥或生物固體會(huì)引入大量選擇劑，如抗生素和有毒金屬，加劇了 ARGs 通過(guò)食物鏈從土壤環(huán)境向人類(lèi)的轉(zhuǎn)移。此外，由移動(dòng)遺傳元件 (mobile genetic elements，MGEs) 介導(dǎo)的水平基因轉(zhuǎn)移可以通過(guò)微生物種群之間的結(jié)合、轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)導(dǎo)來(lái)增加 ARGs 的傳播，從而放大潛在風(fēng)險(xiǎn)。來(lái)自動(dòng)物和人類(lèi)排泄物的大量 ARGs 和編碼 ARGs 的病原和非病原細(xì)菌可以擴(kuò)散到耕地土壤中，可能通過(guò)受污染的作物進(jìn)入食物鏈。

? ? ? 植物修復(fù)是一種生態(tài)友好且具有成本效益的方法，可以使植物穩(wěn)定、提取、揮發(fā)或降解有機(jī)和無(wú)機(jī)污染物，從而促進(jìn)污染物的去除或無(wú)害化以及土壤原位修復(fù)，這對(duì)于減少選擇壓力和減輕 ARGs 的流行或許可行。具有高生物富集能力和耐污染物能力的超富集劑在土壤修復(fù)中具有實(shí)際意義，其在減輕土壤有機(jī)物和/或有毒金屬污染方面的應(yīng)用已得到廣泛研究。

? ? ? 生物炭已被廣泛用于土壤改良和通過(guò)改變土壤特性（例如 pH 值、水分和孔隙結(jié)構(gòu)）、改善土壤養(yǎng)分保留、和改變土壤生物特性來(lái)提高作物產(chǎn)量。因此，添加 biochar 可以通過(guò)促進(jìn)植物生長(zhǎng)來(lái)提高植物修復(fù)效率。此外，生物炭改良劑已被證明可通過(guò)吸附降低重金屬和抗生素的生物利用度，從而可能抑制 ARGs 的增殖。這表明生物炭與超富集植物相結(jié)合具有提高植物修復(fù)效率和減輕 ARGs 在土壤環(huán)境中遷移的潛力。

研究結(jié)果

圖1. 不同處理間土壤（NP，非種植土壤；P，種植土壤）和植物樣品的抗生素抗性基因（ARGs）和移動(dòng)遺傳元件（MGEs）的檢測(cè)數(shù)量

圖2. 不同處理間土壤和植物中抗生素抗性基因(ARGs)和移動(dòng)遺傳元件(MGEs)的絕對(duì)豐度

圖3. 土壤中抗生素抗性基因 (ARG) 亞型和移動(dòng)遺傳元件 (MGE) 之間共存模式的網(wǎng)絡(luò)分析

圖4. (A)結(jié)構(gòu)方程模型顯示了生物炭、超富集劑、鎘 (Cd)、土霉素 (OTC) 和移動(dòng)遺傳元件 (MGE) 對(duì)抗生素抗性基因 (ARG) 譜的直接和間接影響。及 (B) 來(lái)自結(jié)構(gòu)方程模型的標(biāo)準(zhǔn)化效應(yīng)（直接和間接效應(yīng)）

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