抗生素与农药喷洒等果园管理方式用于减少病虫害发生、提高果实产量与品质。但此类管理方式导致抗生素耐药基因（ARGs）和毒力因子基因（VFGs）富集，进而威胁人类健康。果蝇是果园生态系统中主要害虫，其具有分布广泛且繁殖周期短的特点。此外，果蝇幼虫于果实中孵化，成虫飞行迁移的生活特性，使之能完成土壤与果实间的能量循环与物质交换。然而，目前关于果园生产过程中土壤-植物-昆虫食物链内的ARGs与VFGs扩散传播机制仍鲜见研究。
本研究通过16S rRNA和ITS扩增子测序探究果园系统中的微生物组构成与分布，并结合高通量定量PCR (HT-qPCR)芯片技术量化ARGs与VFGs的组成。研究了浙江省五个杨梅果园中土壤、果蝇肠道、杨梅熟果与落果的微生物组及其携带的ARGs与VFGs，明析了抗生素和农药残留对土壤-植物-昆虫食物链中抗性基因和毒力因子传播的影响。
研究结果表明：相较于杨梅果实，果蝇肠道和土壤中具有更高丰度的ARGs和VFGs。在土壤-植物-昆虫系统内共鉴出112种共享ARGs和75种共享VFGs，其中氨基糖苷类抗性基因和黏附因子类毒力因子基因占主导地位。网络分析揭示了土壤-杨梅-果蝇食物链中芽胞杆菌（Bacillus）和念珠菌（Candida）等共享微生物是ARGs与VFGs的潜在宿主。该结果表明果蝇对ARGs与VFGs在食物链中传播的驱动力。结构方程模型分析表明果园土壤中抗生素和农药残留增加了土壤-杨梅-果蝇食物链中ARGs、MGEs和VFGs的丰度。上述结果表明果园管理过程中，抗生素和农药的施用量是土壤-植物-昆虫系统中ARGs与VFG积累的关键因素。本研究为果园生产过程中土壤-植物-昆虫食物链内的ARGs与VFGs传播扩散机制提供了理论支撑，并为控制果园生产过程中ARGs与VFGs的传播提供了数据支持。
图文摘要
研究成果以“Antibiotics and Pesticides Enhancing the Transfer of Resistomes among Soil-Bayberry-Fruit Fly Food Chain in the Orchard Ecosystem”为题，发表于环境生态领域国际著名期刊Environmental Science & Technology 上。宁波大学植物病毒学研究所/省部共建农产品质量安全危害因子与风险防控国家重点实验室李鸿杰研究员和中国科学院城市环境研究所朱冬研究员为通讯作者，宁波大学博士生易鸽、中科院生态中心博士后金明康为论文的共同第一作者。该研究得到了朱永官院士等的指导、受到宁波市公益性科技重点计划和国家自然科学基金等项目支持。
论文链接：
https://doi.org/10.1021/acs.est.4c05829
