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为探究农村地下水微生物群落，研究人员采用鸟枪宏基因组学，分析 9 份样本的粪便污染指标菌、病原菌、抗菌耐药基因（ARGs）、毒力因子（VFs）和可移动遗传元件（MGEs）。发现优势菌群、多重耐药基因及 MGEs 与 ARGs 共定位，为地下水质量监控提供依据。
地下水作为重要的淡水资源，尤其在农村地区承担着饮用水和农业灌溉的重任。然而，传统依赖培养的微生物检测方法仅能揭示不足 1% 的微生物多样性，且对地下水抗菌耐药性（AMR）、毒力因子（VFs）及可移动遗传元件（MGEs）的研究有限。随着农业和工业活动对地下水的污染加剧，粪便污染、病原菌滋生及抗生素耐药基因（ARGs）传播等问题威胁着公共卫生和生态安全。在此背景下，埃及萨达特城大学（University of Sadat City）等机构的研究人员开展了相关研究，旨在全面解析农村地下水的微生物群落特征及其携带的健康风险因子，研究成果发表在《Annals of Microbiology》。
研究人员选取埃及 Qalyubia 省 Toukh 地区 3 个不同污染程度的手压井（泵 1 靠近农田和墓地，泵 2 毗邻缺乏污水设施的居民区和农田，泵 3 位于有正规排污系统的居民区），每个井采集 3 份共 9 份地下水样本。主要采用鸟枪宏基因组学技术，结合高通量测序、生物信息学分析（如 Kraken2 物种分类、Bracken 丰度估计）及功能基因注释（如 ABRicate 检测 ARGs 和 VFs，plasmidVerify 等工具分析 MGEs），系统研究微生物组成、粪便污染指标菌（如大肠杆菌、沙门氏菌）、病原菌、ARGs、VFs 及 MGEs 的分布特征。
结果分析
微生物群落组成与多样性
全样本中假单胞菌门（Pseudomonadota）为优势菌门，其中泵 2 的相对丰度最高（39.66%）。不同泵的微生物组成差异显著：泵 1 以 β- 变形菌纲（Betaproteobacteria）为主，泵 2 以 γ- 变形菌纲（Gammaproteobacteria）和放线菌纲（Actinomycetes）为主，泵 3 则以放线菌纲最为丰富。物种丰富度在泵 3 中显著高于泵 1 和泵 2（p<0.05），非度量多维尺度分析（NMDS）显示 3 个泵的微生物群落结构差异明显。
粪便污染与病原菌
所有样本均检测到粪便污染指示菌，包括大肠杆菌（Escherichia coli）、沙门氏菌（Salmonella enterica）和拟杆菌属（Bacteroides spp.），其中泵 1 的拟杆菌属丰度最高。潜在病原菌如铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）在所有泵中均为优势病原菌，泵 2 的相对丰度最高（0.0458 RPKM）。此外，结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis）、脆弱拟杆菌（Bacteroides fragilis）等病原菌在泵 1 中丰度较高。
抗菌耐药基因（ARGs）
共检测到 58 种 ARGs，覆盖 14 类抗生素耐药机制。泵 2 的 ARGs 多样性最高（32 种），主要为氨基糖苷类（如 ant (3'')-IIa）和碳青霉烯类（如 blaL1）耐药基因；泵 1 次之（27 种），以四环素类（tet (44)、tet (C)）和磺胺类（sul2）为主；泵 3 仅有 11 种 ARGs。值得注意的是，多个 ARGs 与质粒或插入序列（IS）共定位，如泵 1 中 aadA11（氨基糖苷类）同时存在于质粒和 IS91 元件上，提示 ARGs 可通过水平基因转移（HGT）扩散。
毒力因子（VFs）
鉴定出 47 种 VF 基因，分属黏附、侵袭、免疫调节等 6 类。泵 2 的 VF 多样性最高，其 hsiB1/vipA 基因（编码铜绿假单胞菌 VI 型分泌系统蛋白）和 icl（异柠檬酸裂解酶，与结核分枝杆菌毒力相关）丰度显著；泵 3 则富集 esxN/esxM 基因（结核分枝杆菌 ESX-5 分泌系统）；泵 1 的 VF 丰度最低，仅检测到 hsiB1/vipA 和 acpXL 基因。
可移动遗传元件（MGEs）
插入序列（IS）在所有泵中丰度高于质粒和整合子，泵 3 的 MGEs 总量最高。整合子丰度在泵 3 中显著高于其他泵（p<0.0001），IS 家族如 IS3、IS5、IS21 为主要类型，其中泵 3 特有的 IS200/IS605 和 IS110 家族可能与局部环境适应相关。ARGs 与 MGEs 的共定位现象表明，地下水微生物群落中存在 ARGs 通过 HGT 传播的潜在风险。
结论与意义
该研究通过鸟枪宏基因组学首次全面揭示了农村地下水的微生物组特征及多重健康风险：粪便污染普遍存在，病原菌与多重耐药基因（如 β- 内酰胺类、四环素类耐药基因）广泛分布，且 ARGs 与 MGEs 的关联增强了耐药性传播的可能性。研究结果强调了地下水质量监测在遏制 AMR 传播中的关键作用，支持 “同一健康”（One Health）理念下环境、动物与人类健康的协同管理。未来需加强对农业和生活污水的处理，减少地下水污染，以降低公共卫生风险。
