热改性庆大霉素菌渣土壤修复中抗生素抗性基因的归趋解析与生态风险管控

为解决抗生素菌渣（GMRs）土壤施用引发的抗性基因（ARGs）扩散风险，青岛农业大学团队通过热改性处理（TGMRs）结合土壤培养实验，证实TGMRs可1日内降解残留庆大霉素，90天使AAC(6′)-Ie-APH(2′)-Ia等ARGs恢复本底水平，同时提升土壤有机分解菌丰度，为抗生素废弃物安全农用提供关键技术支撑。

　　

抗生素生产过程中产生的菌渣处置一直是环境领域的棘手难题。以庆大霉素菌渣（GMRs）为例，这种富含有机营养但携带高浓度抗生素的废弃物，传统焚烧法不仅浪费资源还会造成空气污染。更令人担忧的是，若直接施用于农田，残留的庆大霉素可能诱发土壤中抗生素抗性基因（ARGs）的扩散，这些基因可能通过水平基因转移（HGT）进入病原菌，最终威胁人类健康。然而，GMRs又因其丰富的有机质成为潜在的土壤改良剂——这种矛盾该如何破解？

青岛农业大学的研究团队在《Bioresource Technology Reports》发表的研究给出了创新解决方案。他们采用200℃热改性处理120分钟获得TGMRs，通过土壤培养实验系统评估了其环境风险。研究发现，TGMRs施入土壤后，残留庆大霉素浓度仅0.04 mg/kg，且能在24小时内被快速降解；关键抗性基因如AAC(6′)-Ie-APH(2′)-Ia、armA等在90天恢复至本底水平。更令人惊喜的是，TGMRs能显著提升Chloroflexi等有机分解菌的丰度，同时缓解抗生素对土壤微生物多样性的抑制。

研究主要采用热改性处理结合qPCR（定量PCR）检测ARGs、高通量测序分析微生物群落、HPLC（高效液相色谱）测定抗生素残留等技术。土壤样本采自山东青岛未暴露抗生素的农田，TGMRs由企业提供的GMRs经马弗炉处理制备。

Gentamicin和ARGs/MEGs in soil
数据显示，原始GMRs会使土壤庆大霉素浓度飙升至31.36 mg/kg，而TGMRs仅引入0.04 mg/kg。6种关键ARGs和intI1（I型整合子）在TGMRs组初期短暂上升后均呈持续下降趋势，90天时与对照组无显著差异。移动遗传元件Tn916/1545的丰度变化证实HGT风险可控。

细菌群落响应
TGMRs显著提高了Chloroflexi门（+47.2%）和Gemmatimonadetes门（+35.1%）等有益菌的丰度，这些菌群与有机质分解密切相关。尽管初期Shannon指数下降15.3%，但30天后微生物多样性完全恢复，且优势菌群从潜在致病性的Proteobacteria转向有益环境菌群。

结论与意义
该研究首次阐明TGMRs通过"快速降解抗生素-阻断ARGs传播-重塑微生物群落"三重机制实现安全农用。热改性不仅保留菌渣的肥效价值，更将ARGs扩散风险控制在90天窗口期内。研究为制药废弃物资源化提供了关键技术参数，对发展绿色循环农业具有重要实践意义。值得注意的是，团队建议TGMRs施用时配合有机肥以加速微生物群落重建，这一发现为后续技术优化指明了方向。