引言
"同一健康"概念强调健康是人类、动物与其所共存的地球之间的一种整体健康关系（Evans and Leighton, 2014）。在全球城市化的背景下，城市人口不断增长。预计到2030年，全球60%的人口将居住在城市（Gao et al., 2021; Zhang et al., 2022）。许多研究已证实户外活动在促进城市公共卫生方面的作用（Li et al., 2025b）。公园和绿地是居民进行休闲活动的重要场所，在改善城市环境和促进居民健康方面发挥着关键作用。研究表明，增加居住区绿地的比例或频繁使用绿地可以有效降低城市居民的精神疾病和慢性疾病的风险（Li et al., 2025a; Qiu et al., 2025）。此外，公园中的湖泊作为蓝色空间，在创造舒适的休闲环境和提高居民幸福感方面发挥着重要作用（Lin and Wu, 2021; Nutsford et al., 2016）。公园蓝绿空间的生物多样性、自然性和安全性与游客的幸福感呈正相关（Wang et al., 2022）。然而，城市公园环境容量有限，自净化能力较差，使其更容易受到环境污染物的影响，并导致微生态失衡（Li et al., 2023b）。近年来，公园环境中重金属（Li et al., 2023a）、微塑料（Yu et al., 2022）、蜱虫（Hansford et al., 2017）和致病菌（Arnal et al., 2023）的污染已得到广泛研究，其中致病菌代表了此类环境中常见的健康危害。由于抗生素的过度使用，具有耐药表型和基因型的耐药细菌已成为全球关注的健康问题（Prestinaci et al., 2015）。城市公园中丰富的细菌可能会加剧耐药菌的危害，尤其是耐药致病菌，因此公园中病原菌的种类、命运和迁移是一个值得注意的问题。
致病菌可引起宿主疾病，并广泛存在于环境中。Chatziprodromidou等人（2022）在游乐场土壤中发现大肠杆菌（Escherichia coli）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）的存在。Arnal等人（2023）在公园中发现了大肠杆菌（Escherichia coli）、蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）、沙门氏菌（Salmonella）、假单胞菌（Pseudomonas）和金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）。通常，病原菌的初步研究是通过从生物体或环境中分离、培养和鉴定来进行的（Roberts et al., 2018; Soto-Beltrá et al., 2023）。然而，这种方法存在局限性。病原体侵入宿主的过程涉及许多基因的协同效应以及病原体与宿主之间争夺营养的竞争博弈（Kelliher and Kehl-Fie, 2016; Staib and Fuchs, 2014）。环境中有多种病原体，而病原体通常不以单一形式存在。研究表明，致病菌之间可通过基因突变或重组水平产生新的致病细菌（Thorell et al., 2016; Yizhen et al., 2018）。因此，我们需要一种全面的方法来研究环境病原体。生物信息学测序已被广泛用于全面研究环境中病原体的组成和分布。此外，通过基因组注释，还可以发现病原体感染的潜在机制（He, 2012; Vincent et al., 2019）。
致病菌感染生物体的过程包括三个主要阶段：病原体入侵、定殖和逃避宿主防御、破坏和撤退。该过程涉及毒力基因和致病宿主相互作用基因的表达（Donnenberg, 2000）。细菌毒力因子是使细菌逃避宿主防御并感染宿主的分子，同时增强其破坏宿主组织的能力（Chiang et al., 1999; Leit?o, 2020）。毒力因子涉及病原体感染宿主的复杂过程，包括粘附、毒素、铁吸收、分泌系统和免疫逃避/侵袭（Liu et al., 2019）。此外，致病菌的致病性源于致病菌与宿主之间的相互作用，它们之间的复杂相互作用是致病菌克服宿主防御机制的主要驱动力（Sen et al., 2016）。因此，了解PHI基因对于防止致病菌的传播具有重要意义。研究表明，通过可移动遗传元件（MGEs）水平的基因转移获得毒力因子基因可能是细菌病原体进化的重要途径（Wang et al., 2024b; Yildiz, 2007）。全面了解致病菌的VF基因和PHI基因可能有助于探索潜在的致病机制。
传统上，定量PCR（qPCR）或基因芯片方法被用于研究VF和PHI基因，但忽略了基因间的协同作用（Cai et al., 2021; Tuo et al., 2024）。近年来，宏基因组测序和16S rRNA基因扩增测序已成为环境微生物群落研究的强大工具。16S rRNA基因扩增测序涉及特定可变区域的PCR扩增和后续测序（Hsieh et al., 2022）。该方法无需预先培养，可在属或种水平进行鉴定，广泛应用于土壤和水等复杂样本中致病菌来源的调查（Han et al., 2020）。宏基因组测序可通过高通量测序技术分析整个微生物群落的基因组组成和功能（Wooley and Ye, 2010）。该技术可提取毒力因子和抗生素耐药基因等功能信息（Adu-Oppong et al., 2017）。其在复杂环境样本中的应用优势显著（Liang et al., 2022）。此外，宏基因组组装基因组（MAGs）可以检测样品中不可培养或难以培养的微生物，并且可以在不依赖传统纯培养技术的情况下分析其遗传信息（Cha et al., 2025）。通过MAGs和分箱技术，可以将特定的VF和PHI基因与其细菌宿主关联，并检查其在同一基因组片段上的物理共定位，为评估水平基因转移的潜力提供关键信息（Deng et al., 2026）。
为了全面了解公园环境中致病菌及其VF和PHI基因，我们从兰州的9个公园采集了土壤和水样，并从24名当地志愿者处采集了粪便样本。通过使用宏基因组学和16S rRNA基因测序技术，我们全面探讨了公园中致病菌的危害。我们提出以下科学问题：（1）城市公园土壤和水体中致病菌群落分布的差异及其影响因素是什么？（2）城市公园土壤和水体中毒力因子基因和PHI基因的分布模式及影响因素是什么？（3）致病菌携带的毒力因子基因和致病宿主基因是什么？（4）致病菌及其VF和PHI从公园环境传播给人类的潜在风险是什么？
