《Environmental Pollution》：Exposure to the Broad-Spectrum Disinfectant Glutaraldehyde Facilitates Antibiotic Resistance Genes Dissemination via Plasmid-Mediated Conjugation
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•亚致死浓度的戊二醛（GA）暴露显著增强了抗性基因（ARGs）的质粒介导的接合转移。•GA暴露可使接合频率在纯培养物中提高多达4.29倍，在原生污水微生物群落中提高多达4.16倍。•GA增加了供体/受体细胞的膜通透性、氧化应激和SOS应答。•GA上调了pKJK5质粒上与ROS
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亚致死浓度的戊二醛（GA）暴露显著增强了抗性基因（ARGs）的质粒介导的接合转移。
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GA暴露可使接合频率在纯培养物中提高多达4.29倍，在原生污水微生物群落中提高多达4.16倍。
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GA增加了供体/受体细胞的膜通透性、氧化应激和SOS应答。
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GA上调了pKJK5质粒上与ROS、SOS、细胞膜通透性和接合相关的基因表达。
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GA促进的转移将ARGs传播至多种类群，包括多重耐药机会性病原体。
引言
消毒剂在预防和控制传染病传播方面发挥着至关重要的作用，被广泛应用于医疗、畜牧养殖和水产养殖领域（Walczak等，2026；Wang等，2025；Yang等，2026）。2019年，戊二醛（GA）获得美国食品药品监督管理局医疗器械和辐射健康中心（CDRH）的批准，用于医院和临床环境中对热敏感医疗设备的消毒（Rutala和Weber，2024）。最近，由于非洲猪瘟（ASF）在中国的大规模爆发，由于其高效且低成本，GA已被广泛用于疾病控制（Tong等，2021）。然而，通风不良或过量使用基于GA的消毒剂可导致环境残留物积累，这已被证实与不良健康影响有关，包括哮喘、呼吸困难、呼吸道刺激和皮炎（Li等，2023；Wang等，2022）。医院科室的GA浓度范围为1.8 μg/m3至813 μg/m3，医院污水中约为0.5 mg/L（表S1）。污水系统承载着多样且丰富的微生物群落（Cai等，2021；Li等，2026），不可避免地暴露于残留的GA中，引发了对生态干扰和公共卫生风险的担忧。
尽管微生物与GA之间的直接代谢相互作用已被广泛研究（Romero-Fierro等，2021），但释放到环境中的GA的间接生物学影响在很大程度上尚不清楚。一个特别重要的环境和公共卫生关注点是消毒剂GA如何影响ARGs的传播。ARGs的出现和传播通常归因于抗生素和其他有毒污染物的滥用或过度使用，对全球公共卫生和生态系统构成严重威胁（Manoharan等，2023；Sun等，2025）。据估计，到2050年，抗菌素耐药性（AMR）将直接导致191万人死亡，并间接导致全球822万人死亡（Naghavi等，2024）。已知有毒污染物通过接合促进ARGs的水平基因转移（HGT），其中供体和受体细胞通过菌毛或膜通道的物理接触促进ARGs的直接转移（Yang等，2025；Zhu等，2021）。尽管GA等消毒剂能有效灭活病原体，但细胞内的ARGs可能持续存在，并在表面消毒后将先前易感的细菌转化为耐药表型，即使宿主细胞已被灭活（He等，2025）。先前的研究表明，亚致死浓度的GA（< 0.40%）可暂时增加多重耐药菌株如大肠杆菌和鲍曼不动杆菌的丰度（Marshall等，2022）。此外，GA可诱导活性氧（ROS）的产生（Li等，2022），ROS被认为是促进ARGs水平转移的关键驱动因素。因此，我们假设GA暴露可增强微生物群落中ARGs的水平转移。
在本研究中，我们检验了环境相关浓度GA（0.01-1 mg/L）促进ARGs传播的假设。接合实验采用了同属交配系统（从大肠杆菌MG1655到HB101）和跨属交配系统（从大肠杆菌MG1655到芽孢杆菌KT2440），并使用共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）对污水样品中的接合结果进行可视化。我们具体研究了（i）GA对纯培养物和医院污水微生物群落中细胞结构和HGT行为的影响；（ii）GA促进同属和跨属交配系统间接合的机制；（iii）GA对细菌相关蛋白质和代谢物的影响。本研究的目的是建立一个接合转移模型，研究GA通过改变细胞膜通透性、生物膜形成、细胞运动性、SOS应答、ROS产生、接合相关基因表达和细菌代谢在促进ARGs转移中的作用。这些方法共同提供了对GA在细胞和分子水平上促进ARGs传播机制的全面理解，为了解临床环境中常用消毒剂残留所带来的环境风险提供了见解。
章节摘要
菌株、培养条件和化学品
为了评估ARGs的同属和跨属转移，采用了两种接合模型。供体菌株大肠杆菌MG1655::lacIq-pLpp-mCherry-KmR携带了IncP-1ε广宿主范围质粒pKJK5::gfpmut3。供体菌株染色体上标记有dsRed，并包含一个受lacIq抑制的启动子以抑制GFP表达。因此，供体菌株发出红色荧光，而获得编码GFP质粒的受体细胞则发出绿色荧光（Klümper等，2015）。
GA促进接合转移并改变群落结构
通过LC-MS/MS测定样品中的GA浓度（补充材料S8），12小时后残留的GA对应于标称添加浓度的93.31%-106.94%（表S5，图S1），表明在暴露期间GA损失可忽略不计。因此，在后续实验中，标称添加浓度被用作暴露水平。GA显著增强了ARGs的转移。在所有测试浓度（0.01-1 mg/L）下，接合频率约为对照组的两倍。
环境意义
GA被广泛用作医院、畜牧养殖和水产养殖中的消毒剂。其残留物在浓度为约0.5 mg/L的医院污水中被检测到，这与本研究考察的暴露范围重叠。因此，本研究的结果将关注点从GA的直接毒性扩展到了更广的范围。由于医院污水和污水处理厂被认为是抗药性细菌和ARGs的热点（Wirth等，2025），残留的GA进入这些
结论
总之，本研究提供了证据表明，环境相关浓度的GA（0.01-1 mg/L）通过广宿主范围质粒pKJK5显著促进了ARGs的接合转移。GA使转移频率在纯细菌培养物中提高多达4.29倍，在污水微生物群落中提高4.16倍，促进了ARGs向多种类群的传播，包括几种机会性病原体。在机制方面，GA发挥多靶点效应，它损害了
作者贡献声明（CRediT）
朱国平：撰写–审阅与编辑、验证、概念构思。孙丽娜：监督、方法学、形式分析、数据整理。高文婷：验证、软件、数据整理。祁心雨：验证、软件、资源、形式分析、数据整理。任雨杰：可视化、方法学、形式分析、数据整理。李祥：可视化、软件、资金获取、形式分析、数据整理。刘宏明：撰写–审阅与编辑、撰写–原稿，
利益冲突声明
作者声明，他们没有已知的与本论文相关的竞争性经济利益。
利益冲突声明
? 作者声明，他们没有已知的可能影响本论文中所述工作的竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究得到国家自然科学基金（32570011）、第二次青藏高原科学考察研究计划（STEP 2024QZKK0201）、安徽省高校年度科学研究计划（2023AH050136）、安徽省高校分子酶学与检测优秀创新研究团队（2022AH010012）、安徽省高校生物技术"双师双能"型教师团队（2025）的
刘宏明|李祥|任雨杰|祁心雨|高文婷|孙丽娜|朱国平|沈亮
