综述：微藻与胞外聚合物在降低畜禽废水抗生素抗性基因中的当前视角

这篇综述系统探讨了微藻（Microalgae）及其胞外聚合物（EPS）在削减畜禽废水抗生素抗性基因（ARGs）中的潜力。通过吞噬作用、营养竞争和EPS吸附等机制，微藻-EPS系统可降低ARGs达0.62–3.00 log，相比传统方法更环保高效。文章还提出优化藻种选择、解析EPS-ARGs互作等未来方向，为可持续废水治理提供新思路。

　　

引言

作为全球最大的畜禽生产国，中国养殖业抗生素使用量占全国总量的55.8%，导致畜禽废水中抗生素抗性基因（ARGs）污染严峻。传统处理方法如絮凝沉淀、膜生物反应器等存在成本高、效率低且可能促进ARGs水平转移的缺陷。微藻因其与细菌遗传距离远、光合自养特性及高效营养利用能力，成为ARGs治理的新兴解决方案。

畜禽废水中ARGs污染特征

中国畜禽废水中已检测到200余种ARGs，其中四环素类ARGs（1.0×10^?3–6.7×10^?2 copies/16S rRNA）和磺胺类sul1基因丰度最高。这些基因可通过水平转移进入环境微生物群落，最终威胁人类健康。

微藻削减ARGs的机制

1. 直接作用：

• 吞噬作用：如小球藻（Chlorella vulgaris）通过胞吞作用直接清除携带ARGs的细菌。
• 营养竞争：微藻快速消耗废水中的氮磷，抑制ARGs宿主菌生长。

1. EPS介导的间接作用：
   EPS中的蛋白质、多糖和eDNA通过疏水作用、静电吸附固定游离ARGs。实验证明，微藻-EPS系统可使sul1、blaTEM等基因丰度降低69.2–75.7%。

关键影响因素

• 藻种选择：丝状藻类因表面积大更利于EPS吸附。
• 环境条件：光照强度>150 μmol/m²/s时，EPS分泌量提升2.3倍。
• 微生物互作：藻菌共生体系可通过群体感应（Quorum Sensing）抑制ARGs转移。

挑战与展望

当前瓶颈包括EPS成分解析不彻底、规模化应用成本高等。未来需结合组学技术（如宏基因组）揭示EPS-ARGs分子互作，并开发藻基生物膜反应器等工程化方案。

结论

微藻-EPS系统为ARGs治理提供了兼具生态友好性与技术可行性的路径，其多机制协同作用显著优于传统方法，有望成为畜禽废水处理的革命性策略。