植物微生态二三事 | 抗生素的那些事儿（一）

说起抗生素抗性基因，这无疑是一个让无数环境学家和医学家头疼不已的问题——抗生素滥用，造成全球范围抗性基因的扩散——我们已经没有多少“用之有效”的抗生素了。然而，抗性基因的流传扩散，不仅仅是水体，土壤这类自然介质的属性。植物微生态中的抗生素抗性菌群，亦是人类暴露在环境中，获得耐药性的重要环节。

今天，就和大家聊一聊，植物微生态中抗生素抗性的那些事儿：

植物微生态中为什么要提抗生素抗性？

这与人类有什么关系呢？

生物圈中的耐药性在增加，但其中植物微生物组抗性菌的研究一直未得到应有的重视；

植物微生物组是人类处于耐药性环境暴露的重要一环；

植物微生物组可以通过食物链、环境暴露与全球化程度加剧过程，实现抗生素抗性基因的扩散；

植物微生物组中的抗生素抗性基因是抗性基因扩散研究的重要研究方向。

将污水污泥和动物粪便等农业肥应用于农业土地，是回收养分和提高作物产率的普遍做法，但同时这一过程也是抗生素耐药基因传播的重要途径（下图）。利用高用量qPCR及测序技术，很多研究报道了农业有机施肥对环境中抗生素耐药性的潜在扩散作用——废物的回收处置办法迫切需要优化。而一项新的研究发现，生物炭在农业领域的应用，可以有效降低抗生素抗性基因ARG的潜在水平传播。

此外，作为重要的食物来源，食源性植物的抗生素抗性共生细菌和抗性基因也是植物微生物抗药性研究的重要方向。研究发现，现代有机种植的生菜中抗生素抗菌素的丰度比传统生菜高约八倍——这就提示我们植物对将抗生素抗性转移给人类构成了极大的风险。有趣的是，人们在植物微生物区系中可以发现一些ARG，但在其周围环境中（如土壤）未检测到同样的ARG，这表明植物微生物组本身具有抗生素抗性。该结果对于在评估抗生素抵抗组通过植物微生物组的传播之前建立基线很重要。因此非常有必要深入了解通过植物微生物群传播抗生素抗药性的各种潜在途径，以控制或最小化抗生素抗性的传播。

植物微生物组的抗生素抗性扩散，主要集中在三个方向研究：

食物链

作为人类微生物组与天然微生物组接触的主要途径，食源性的植物（蔬菜和水果等）及其微生物组充当了连接这两个微生物组的桥梁。植物可以从用动物粪便改良的土壤中吸收抗生素，进而会对植物微生物组施加选择压力，并导致对人类食物链的抗生素抗性的产生和传播。

有研究表明，植物可以获取外源性的ARGs。幸运的是，大多数携带ARG的植物微生物都是非病原性的，但它们通过移动基因元件（MGE）的水平基因转移（HGT）可能参与ARGs向其他细菌属，包括人类病原体的传播的潜在可能性。例如：I类整合子整合酶基因（intI1）和编码转座酶的基因在收获蔬菜中很常见，说明了基因水平转移的高度可能性。叶根和根际可能是植物和土壤生境中HGT的关键区域，因为根际细胞很可能会聚集并在叶层中形成生物膜，细菌的代谢率以及细菌和MGE的迁移率很高。