硝化沼液水培系统中抗生素抗性基因的植物累积与迁移机制及生物安全风险研究

本研究系统解析了硝化沼液水培模式下生菜和樱桃萝卜中抗生素抗性基因（ARGs）、移动遗传元件（MGEs）、高优先级人类致病菌（HPBs）和毒力因子（VFs）的分布规律，发现根系为ARGs富集热点，且过滤处理可显著降低风险。成果为沼液农业安全再利用提供了关键理论和实践依据。

　　

Highlight

沼液水培蔬菜中ARGs和MGEs的富集模式

Swine biogas slurry and nutrient solutions

经硝化处理的沼液中铵和亚硝酸盐含量降为零，用自来水稀释至原浓度一半后作为水培营养液。其理化性质为：总磷（TP）9.10 mg/L，总氮（TN）109.19 mg/L（其中硝态氮NO₃^?-N为主导形态，含量101.68 mg/L），总钾（TK）135.33 mg/L。为评估过滤处理效果……

Occurrence of ARGs in hydroponically grown plants

水培营养液中ARGs的相对丰度显著高于植物组织（图2a）。沼液（0.96 copies/16S rRNA）和Yamazaki营养液（0.74 copies/16S rRNA）的ARGs丰度表明，水培系统可能是ARGs的潜在储库。然而，不同营养液处理下植物组织中ARGs的累积存在明显差异。总体而言……

Enrichment patterns of ARGs and MGEs in hydroponically grown vegetables

沼液水培系统中ARGs的潜在迁移路径和生态风险日益受到关注。相比传统土培模式，沼液水培因其高效养分供给和资源循环能力而备受推崇[18],[35]。但该系统中ARGs、MGEs与HPBs的共传播引发重大担忧。既往研究表明，ARGs可在根际富集……

Conclusions

本研究系统建立了沼液水培体系，探究了不同营养液处理对ARGs迁移累积及生态风险的影响。结果表明，植物种类和组织类型显著影响ARGs吸收，樱桃萝卜根部被确定为高风险富集位点。尽管膜过滤减少了ARGs和MGEs的富集，但无法完全阻断其迁移……

Environmental Implication

沼液在水培系统中的农业再利用虽为养分循环提供了可持续途径，但由于ARGs在可食用作物中的累积，也存在潜在生物安全风险。本研究表明，即使经过硝化和过滤处理，残留的ARGs（尤其是sul1）、MGEs和HPBs仍可存在于植物根部。相关性分析提示水平基因转移……