河流生态系统中胞内外DNA作为抗生素抗性基因（ARGs）和I类整合子的载体：人为污染驱动的传播机制与生态风险

这篇研究揭示了淡水生态系统中胞内DNA（iDNA）和胞外DNA（eDNA）对抗生素抗性基因（ARGs）传播的差异化贡献。通过qPCR分析意大利西北部五条河流中I类整合子（intI1）及四种ARGs（ermB、blaCTX-M 、tetA、sulII）的分布，发现污染最严重的Bardello河ARGs丰度显著更高，且iDNA是主要载体。研究强调了eDNA在全面评估抗生素抗性中的必要性，为"One Health"框架下防控环境耐药性提供了关键数据。

　　

Abstract
研究聚焦淡水生态系统中胞外DNA（eDNA）对抗生素抗性基因（ARGs）传播的作用。通过分析意大利西北部亚高山地区五条河流（Toce、San Giovanni、San Bernardino、Bardello和Maggia）的I类整合子和选定ARGs（ermB、bla_CTX-M
、tetA、sulII），发现人为污染最严重的Bardello河ARGs丰度最高，且iDNA是主要载体。化学分析显示该河铵盐和磷化合物浓度显著升高，证实污染水平与ARGs丰度正相关。

Introduction
抗生素的滥用导致细菌耐药性进化加速，河流作为ARGs储存库尤其脆弱。研究指出ARGs以iDNA（活细胞内）和eDNA（游离态）形式存在，其分布受温度、pH和营养物（C/N/P）影响：eDNA在贫营养环境（如原始河流）占优，而iDNA在富营养化水域（如污水）更丰富。选择Lake Maggiore流域五条污染梯度不同的支流，旨在阐明人为压力对ARGs在两种DNA载体中分布的影响。

Materials and methods
采样点位于河流入湖前段，通过CTAB法提取eDNA，PowerSoil试剂盒获取iDNA。qPCR检测intI1和四种ARGs，引物退火温度见表S1。化学参数包括pH、电导率、NH₄
⁺
、TP等17项指标，采用Gower距离指数构建污染特征聚类树。统计模型分析河流、DNA来源及其交互作用对基因丰度的影响。

Results
Bardello河的14项化学参数（如NH₄
⁺
、TP、TOC）显著高于其他河流，聚类分析独成一枝。所有基因在iDNA中丰度更高（P<0.05），bla_CTX-M
和ermB未在eDNA中检出。Bardello河的intI1（3.34×10³
copies/mL）和sulII（4.36×10⁴
copies/mL）丰度最高，较清洁的Maggia河最低。总ARGs丰度排序：Bardello > San Giovanni > San Bernardino > Toce > Maggia。

Discussion
iDNA主导ARGs传播的现象与日本Tama河、城市雨水径流研究一致，可能因eDNA易受降解。Bardello河的高污染（工业废水+污水处理厂排放）通过三重机制促进ARGs：

1. 营养驱动：NH₄
   ⁺
   /P提升细菌密度，增加接合转移概率；
2. 离子效应：高Cl^-
   /Na⁺
   增强膜通透性，促进基因交换；
3. 共选择压力：重金属与抗生素交叉抗性。

研究创新性在于同步量化iDNA/eDNA的ARGs，但存在时空局限。建议未来结合宏基因组学解析宿主-基因关联，并开发针对污染特异性ARGs的管控策略。