微塑料污染作为人类活动的一个显著特征,正在广泛地影响着土壤生态系统。研究显示,微塑料不仅是土壤中长期存在的污染物,而且在促进抗生素抗性基因(ARGs)的扩散中扮演了重要角色。不过,现有的研究大多聚焦于某一类微塑料的影响。实际上,各种不同特性的微塑料(包括颜色、形状和聚合物种类的差异)会在土壤中累积,但关于这些微塑料多样性是否是导致ARGs数量上升的关键因素的研究相对匮乏。基于此,中国科学院城市环境研究所朱永官院士团队区域土壤环境与生物污染研究组开展了微宇宙实验,并运用宏基因组学方法,深入探讨了微塑料多样性如何影响土壤中抗性基因的动态变化及背后的可能机制。研究结果显示,当微塑料多样性增加时,土壤中ARGs的数量显著增长。与此同时,代表ARGs“对人体危害”程度的毒力因子基因(VFGs)和“转移能力”的可移动遗传元件(MGEs)的数量也有明显提升。进一步的研究揭示,微塑料多样性通过引起遗传多样性变化、特定微生物种群的增长以及代谢路径的多样化等微生物适应策略,促进了ARGs在土壤中的聚集,从而增加了环境健康风险。此外,研究还指出,农药使用和植物多样性下降等全球变化因素进一步加剧了这一趋势。研究成果以Microplastic diversity increases the abundance of antibiotic resistance genes in soil为题,发表于国际著名综合性期刊Nature Communications上。中国科学院城市环境研究所朱冬研究员和中国科学院生态环境研究中心乔敏研究员为共同通讯作者,博士后王一飞为第一作者,朱永官院士指导了本项研究的开展。该研究得到了国家自然科学基金委员会、中国科学院青年创新促进会、宁波甬江人才工程项目与中国博士后创新人才计划等多项资助。点击阅读该团队近期研究成果:
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该研究不仅为理解微塑料多样性对抗生素抗性基因的影响提供了新的理论框架,也强调了在环境污染控制和相关政策制定过程中考虑微塑料多样性的必要性。这项成果不仅深化了我们对微塑料污染生态效应的认识,也为遏制抗生素耐药性的传播提供了科学依据。微塑料多样性增加驱动土壤抗生素耐药性富集的概念性描述