蚯蚓堆肥对土壤 - 植物 - 动物生态链中抗生素抗性基因传播路径及风险的影响研究

《npj Biofilms and Microbiomes》：Tracking antibiotic resistance genes from vermicompost through the food chain: implications for soil-plant-animal health risk

　　

摘要

尽管蚯蚓堆肥在有机农业中被广泛使用，但抗生素抗性基因（ARGs）在土壤-植物-动物生态链中的传播路径仍然知之甚少。本研究构建了一个多生态位系统，包括粪便处理（新鲜粪便、蚯蚓肠道、蚯蚓堆肥）、环境隔室（土壤、根际、叶际）以及兔粪，并利用宏基因组测序技术比较了添加蚯蚓堆肥与不施肥处理条件下的ARG传播情况。研究结果表明，蚯蚓堆肥以特定于生态位的方式改变抗性基因组，而非统一降低ARG的负荷。根际环境中ARG的多样性、丰度和群落结构变化最为显著，同时也观察到了更为复杂且相互关联的ARG移动遗传元件（MGE）共现网络。这些效应沿着生态链逐渐减弱，其中兔肠道的反应最为轻微。尽管如此，某些携带病原体的ARG（尤其是大肠杆菌）在各个生态位中仍然存在。MGE与ARG紧密相关，具有临床意义的ARG常常与插入序列共定位，暗示可能存在水平传播的可能性。结构方程模型分析表明，蚯蚓堆肥的作用主要是间接的，通过微生物多样性和MGE多样性来发挥作用。总体而言，蚯蚓堆肥可能无意中促进了高风险ARG-MGE组合在食物链中的传播，这凸显了需要开展以“同一健康”（One Health）为导向的风险评估，充分考虑ARG的移动性和宿主关联性。