生物膜来源塑造对短期环丙沙星暴露的耐受性

《Environmental Microbiology Reports》：Biofilm Source Shapes the Tolerance to Short-Term Ciprofloxacin Exposure

　　

周丛生物膜是淡水生态系统过程的关键调节者，但日益暴露于人为应激源。研究人员比较了采集自废水处理厂（WWTP）排污口上游和下游的生物膜，这两个来源群落被推定在先前暴露于废水相关持续干扰（press disturbance）方面存在差异，以检验其对环丙沙星（CIP）暴露耐受性的差异。研究人员使用定量PCR（qPCR）和宏条形码（metabarcoding）评估了生物量、光合色素、脂肪酸（FA）谱以及微生物群落结构。与上游来源的生物膜相比，下游来源的生物膜在CIP暴露下表现出更高的生物量稳定性、更少的色素和FA损失以及更少的细菌和真核群落变化。上游来源的群落尽管具有较高的基线色素和FA含量，却表现出对CIP的显著敏感性，包括生物量下降和原核生物多样性降低。分类群特异性响应揭示了耐胁迫的绿藻纲（Chlorophyceae）、蓝细菌和异养类群，这些可能有助于在测试条件下实现更高的功能稳定性。研究结果表明，生物膜对CIP的响应因来源地和群落组成而异。虽然这不是对环境过滤（environmental filtering）的直接检验，但观察到的模式与其预测一致。结果进一步表明，遗留效应（legacy effects）和空间异质性可能影响生物膜对抗生素暴露的脆弱性，但这需要在多个受WWTP影响和参考位点进行验证。

论文解读：生物膜来源塑造对短期环丙沙星暴露的耐受性

周丛生物膜是附着于水下基质表面的复杂微生物群落，包含自养和异养生物（如藻类、细菌、真菌和原生生物），对淡水生态系统的初级生产、营养循环和水质改善具有关键作用。然而，人类活动导致药品污染物持续进入水体，其中抗生素作为强选择压力可改变生物膜群落组成和功能。废水处理厂（WWTP）出水是药品混合物的重要来源，长期排放可能通过环境过滤筛选出耐受性群落。环丙沙星（CIP）是一种广泛使用且频繁检出的氟喹诺酮类抗生素，不仅作用于细菌，还可通过叶绿体中的保守靶标影响真核藻类。由于不同生境中生物膜的暴露历史不同，其对抗生素胁迫的耐受性可能存在差异，但先前暴露史是否影响生物膜对短期抗生素暴露的结构和功能响应尚缺乏直接证据。为此，研究人员选取WWTP上游和下游两个来源的周丛生物膜，检验其CIP耐受性差异。

研究人员在德国Queich河某市政WWTP排放口上游和下游约250 m处采集生物膜，经实验室同质化培养28天后，暴露于时间加权平均浓度分别为0、3、31、310 μg L^?1的CIP中14天，测定生物量、光合色素、脂肪酸（FA）谱，并通过定量PCR（qPCR）和宏条形码分析细菌、真菌、绿藻、硅藻丰度及群落组成。结果表明，下游来源生物膜对CIP表现出更高的耐受性，