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为解决抗生素抗性基因（ARGs）从施肥土壤转移到蔬菜带来的健康风险问题，研究人员以樱桃萝卜为对象开展研究。结果发现黑水虻有机肥（BOF）能显著降低土壤和萝卜中 ARGs 的丰富度和丰度，减少潜在风险。这为可持续农业提供了科学依据。
在现代社会，抗生素广泛应用于医疗和养殖领域。然而，抗生素的大量使用导致了抗生素抗性基因（ARGs）在环境中的传播和积累。动物粪便中含有丰富的 ARGs，这些粪便常被用作有机肥料施用于农田。未经充分处理的肥料会使 ARGs 迁移到土壤中，进而进入食物链，给人类健康带来潜在威胁。蔬菜作为人们日常饮食的重要组成部分，尤其是像樱桃萝卜这种常被生食的蔬菜，更容易受到 ARGs 的污染。以往研究虽表明黑水虻幼虫能将动物粪便转化为 ARGs 含量较低的生物有机肥（BOF），但 BOF 对蔬菜中 ARGs 的影响尚不明确。为了深入了解这一问题，华中农业大学的研究人员开展了相关研究，其成果发表在《Environment International》上，对保障食品安全和推动可持续农业发展具有重要意义 。
研究人员运用了多种关键技术方法。首先，通过宏基因组测序对土壤和樱桃萝卜样本进行检测，分析其中的基因信息。利用该技术，能全面获取样本中的 ARGs、移动遗传元件（MGEs）和毒力因子（VFs）等基因数据。其次，进行了田间试验，设置了对照处理（不施肥）、对照有机肥处理（COF）、黑水虻有机肥处理（BOF）和黑水虻微生物菌剂有机肥处理（BMOF），每个处理设置三个重复，种植樱桃萝卜 90 天后进行采样分析。此外，运用了多种生物信息学分析方法，如使用 Trimmomatic 进行测序数据的质量控制和过滤，MEGAHIT 软件进行序列组装等，对获取的数据进行深入分析。
下面来看具体的研究结果：
- 根际土壤中 ARGs 的多样性和动态变化：研究发现，所有根际土壤样本中共鉴定出 191 种 ARGs 亚型，其中氨基糖苷类、四环素类、大环内酯类和多药耐药基因最为普遍。未施肥土壤中 ARGs 多样性最低，COF 处理后根际土壤中 ARGs 亚型数量增加，而 BOF 和 BMOF 处理则使其减少。在 ARGs 丰度方面，未施肥土壤最低，COF 处理最高，BOF 和 BMOF 处理相比 COF 显著降低，且对四环素和 MLSB 耐药基因的降低效果尤为明显。
- 樱桃萝卜中 ARGs 的多样性和动态变化：樱桃萝卜中共鉴定出 72 种 ARGs 亚型，其中氨基糖苷类耐药基因占主导。COF 处理的萝卜中鉴定出 38 种 ARGs 亚型，BOF 和 BMOF 处理使其分别减少 13 种和 10 种。进一步分析表明，COF 处理有 28 种 ARGs 可从土壤迁移到萝卜，而 BOF 和 BMOF 处理显著降低了这种迁移风险，且 BOF 和 BMOF 处理使萝卜中 ARGs 相对丰度分别降低 27.6% 和 32.4%。
- 樱桃萝卜中 MGEs、VFs 及其与 ARGs 的共现关系：ARGs 可通过 MGEs 介导的水平基因转移在细菌种群中传播。BOF 和 BMOF 处理的萝卜中 MGEs 相对丰度显著降低，且 MGEs 与 ARGs 呈显著正相关。同时，BOF 和 BMOF 处理的萝卜中 VFs 相对丰度也明显下降，VFs 与 ARGs 同样呈显著正相关。这表明 BSF 肥料可降低 ARGs 水平转移风险和携带 ARGs 病原体的流行。
- 樱桃萝卜中细菌和真菌群落结构：在樱桃萝卜样本中，真菌相对丰度高于细菌。在真菌中，壶菌门最为优势，细菌中假单胞菌门占比最多。微生物分子生态网络分析显示，细菌的相互作用强度大于真菌，且 BMOF 处理的萝卜中细菌和真菌网络的负相关链接比例较低，表明其中微生物以协同作用为主。
- 樱桃萝卜中 MGEs、VFs 和微生物群落与 ARGs 的相关性分析：网络分析表明 ARGs、MGEs、VFs 和微生物群落存在共现关系。Mantel 测试显示 MGEs 和 VFs 与特定 ARGs 显著相关，变异分区分析表明细菌、VFs 和 MGEs 分别解释了 ARGs 模式变异的 13.0%、12.7% 和 11.0%，且 BOF 和 BMOF 处理降低了相关分子生态网络的复杂性。
- MAG 分析揭示樱桃萝卜中 ARGs、MGEs 和 VFs 的共现：从萝卜样本中组装得到 117 个宏基因组组装基因组（MAGs），多数 MAGs 属于假单胞菌门。91 个 MAGs 注释到 ARGs，15 个 MAGs 中 ARGs、MGEs 和 VFs 同时存在，这些可能是潜在的致病抗生素耐药菌（PARB）。与 COF 相比，BOF 和 BMOF 处理的萝卜中 PARB 丰度显著降低。
综合研究结果和讨论部分，该研究表明 BOF 能有效降低施肥土壤中 ARGs 向樱桃萝卜的转移风险。其作用机制包括减少 ARGs 的外源输入、抑制土壤中的 ARB、降低抗生素选择压力、减少 MGEs 的丰度以及增强植物根系发育和抗逆性等。然而，该研究也存在一定局限性，如实验周期较短、未充分考虑环境因素影响等。未来研究可在更长时间尺度、更多植物物种以及考虑多种污染物交互作用等方面展开。总体而言，这项研究为减少农业生态系统中抗生素耐药性风险提供了新策略，强调了可持续农业实践在控制 ARGs 环境和健康风险方面的重要性，为保障食品安全和生态环境健康提供了有力的科学依据。
