石家庄城市和郊区河流沉积物可移动遗传元件时空差异与影响因素

来源：环境科学杂志2025年第1期北京时间：

作者：陈昊达,高赛,王琳静,赵波,卢梦淇,宋圆梦,崔建升,张璐璐

单位：河北科技大学环境科学与工程学院, 石家庄 050018,河北科技大学环境科学与工程学院, 石家庄 050018,河北科技大学环境科学与工程学院, 石家庄 050018,河北科技大学环境科学与工程学院, 石家庄 050018,河北科技大学环境科学与工程学院, 石家庄 050018,河北科技大学环境科学与工程学院, 石家庄 050018,河北科技大学环境科学与工程学院, 石家庄 050018,河北省污染防治生物技术实验室, 石家庄 050018,河北科技大学环境科学与工程学院, 石家庄 050018,河北省污染防治生物技术实验室, 石家庄 050018

摘要：随着抗生素在医疗和农业中的广泛使用,环境中抗生素抗性基因（ARGs）的扩散已严重威胁生态平衡和人类健康,特别是其在促进多重抗药性病原体的兴起中所起的作用. 河流环境作为ARGs和与之紧密相关的可移动遗传元件（MGEs）的主要传播途径,其研究意义重大. MGEs通过促进ARGs在细菌群体中的水平转移,加剧了抗性基因的扩散. 尽管已有研究探讨了MGEs与ARGs之间的相互作用,但关于河流中MGEs的时空分布差异及其驱动因素的研究仍相对不足. 因此,选取石家庄内2条郊区河流（共6个采样点）和3条城市河流（共9个采样点）作为研究对象,于2020年12月及2021年4月分别采集沉积物样本. 通过运用宏基因组测序技术,深入比较和分析了城市与郊区河流沉积物中MGEs的时空分布特征及其影响因素. 结果表明：①12月在城市和郊区河流中分别检出1 738种（60572 RPKM）和1 604种MGEs（26916 RPKM）；4月在城市和郊区河流中分别检出1 790种（74354 RPKM）和1 631种MGEs（32062 RPKM）；②城市河流MGEs种类和丰度>郊区河流MGEs种类和丰度,4月MGEs种类和丰度>12月MGEs种类和丰度；③在石家庄城市和郊区河流沉积物中ISPa38、IS26和tnpA是河流间差异最显著的典型MGEs；④PCoA和NMDS分析显示城市和郊区河流中MGEs均存在显著时空差异；⑤相关分析和共现结果表明,城市河流中MGEs丰度主要与抗生素浓度、工业企业、污水处理厂、总人口、畜牧业和水产养殖呈现显著正相关；郊区河流中MGEs丰度主要与抗生素浓度、畜牧业、水产养殖和总人口呈现显著正相关. 总体而言,通过比较城市和郊区河流中MGEs的时空异质性,识别城市和郊区河流中MGEs的主要驱动因素,可为后续不同河流中抗生素抗性风险管控提供数据支撑.

关键词：可移动遗传元件（MGEs）,时空分布,宏基因组,城市河流,郊区河流,社会经济因子,