温室农业塑料废弃物作为抗生素抗性基因库及其环境传播载体的作用机制研究

本研究针对温室农业塑料废弃物可能成为抗生素抗性基因（ARGs）和移动遗传元件（MGEs）的环境储库与传播载体这一关键问题，通过分析三种不同采样点的塑料废弃物样本，首次在野外塑料中发现核心抗性组（core resistome）和核心移动组（core mobilome），包含对人类健康高风险的多重耐药基因（如floR、mphA），揭示了塑料表面独特的微生物互作网络及MGEs介导的ARGs跨环境传播潜力，为全球抗生素耐药性扩散防控提供了新视角。

　　

随着现代农业对塑料依赖的加剧，每年全球约4%的塑料产量（2021年达390.7 Mt.）用于农业活动，其中温室覆盖膜等塑料废弃物因管理不善大量进入环境。更令人担忧的是，农业土壤已成为抗生素和微塑料的"汇"——通过污水污泥施肥（含抗生素浓度高达14,000 ng/g）和动物粪肥（含微塑料50,584±24,318 MPs/kg）等途径，这些污染物共同塑造了复杂的抗性基因库。然而，塑料作为微生物特殊栖息地（称为"塑料圈"plastisphere）如何影响抗生素抗性基因（ARGs）的富集与传播，仍是未被充分探索的科学盲区。

为解决这一问题，来自西班牙阿尔梅里亚地区的研究团队在Environmental Chemistry and Ecotoxicology发表论文，首次对温室塑料废弃物的抗性组和移动组进行系统性解析。研究人员选取典型温室区（S1）、无保护污染区（S2）和自然保护区内（S3）的聚乙烯（PE）塑料及周边土壤样本，结合ATR-FTIR光谱鉴定塑料老化特征，通过高通量qPCR芯片（SmartChip）检测310种ARGs和72种MGEs，并采用16S rRNA测序分析微生物群落结构。

关键技术方法包括：1）采集三个位点的塑料与土壤样本（n=3-7/位点）及S1灌溉水；2）ATR-FTIR鉴定塑料化学组成；3）LC-ESI-TripleQuad-MS/MS检测5类抗生素残留；4）SmartChip定量ARGs/MGEs拷贝数；5）V3-V4区16S测序及IDTAXA分类学注释；6）核心组学分析与Spearman相关性网络构建。

研究结果揭示：

1. 塑料特征与抗生素残留：所有塑料均为氧化老化的聚乙烯，S1灌溉水检出克拉霉素（4.2 μg/L）、氧氟沙星（0.7 μg/L）和甲氧苄啶（0.8 μg/L），其浓度均超过微生物效应阈值。

2. 抗性组多样性：塑料携带295种ARGs（11类）和52种MGEs，其中27种ARGs构成"核心抗性组"，占塑料样本总ARGs拷贝数的55%，显著高于土壤核心组（23%）。塑料独有11种ARGs如vanXB（万古霉素耐药）和blaGOB（β-内酰胺酶基因）。

3. 高风险基因：16种I级风险ARGs（如mecA、qnrA）在塑料中富集，其中3种（floR、mphA、dfrA25）存在于所有塑料样本，可能通过IncP_oriT等质粒（ρ=0.95）传播。

4. 微生物群落：塑料核心微生物组以耐盐菌为主（如Kocuria salina、Blastococcus aggregatus），其中Planococcus citreus等具有塑料降解潜力。相关性网络显示，核心菌株Qipengyuania huizhouensis与erm(E)（ρ=0.883）等ARGs显著相关。

5. 传播证据：塑料与土壤共享88%的MGEs（如IS1247、tnpAc），且ARG-MGE共现模式相似，暗示MGEs介导了抗性基因的跨环境转移。

这项研究首次证实：温室塑料废弃物不仅是ARGs的稳定储库，更可能通过其表面特异的微生物群落和MGEs网络，成为耐药基因环境传播的"特洛伊木马"。尤其在自然保护区内（S3）检出与温室区相同的核心抗性组，凸显塑料污染对原始生态系统的潜在威胁。研究为理解全球抗生素耐药性扩散提供了新机制，强调亟需完善农业塑料的全生命周期管理政策。未来研究可进一步结合宏基因组测序，验证塑料表面菌株是否确实携带这些高风险ARGs，并探索不同塑料类型（如PVC、PA）对耐药基因选择压力的差异。