有机污染物对抗生素抗性基因水平转移的影响及机制

摘要

基因水平转移是抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)在环境中广泛传播的主要途径.环境中常见的有机污染物可通过对ARGs水平转移产生影响而改变其丰度与分布.近年来,有机污染物如何影响ARGs水平转移过程已成为备受关注的研究热点,相关研究取得一些进展. ARGs水平转移方式主要有接合、转化及转导.接合是原核生物界中存在最广泛、贡献最大的基因水平转移方式.除褪黑激素外,多数有机污染物可通过施加选择性压力、引起氧化应激反应、改变细胞膜通透性和细胞接触效率、调节三磷酸腺苷(ATP)合成和群体感应等机制促进ARGs接合转移,且促进作用受污染物浓度调控.关于转化转移的研究相对有限,多集中于探讨新型污染物的影响效应.与接合转移相似,多数有机污染物促进了ARGs转化,但多环芳烃表现出抑制作用.有机污染物对ARGs转化产生影响的有效浓度多在μg/L和mg/L量级,作用时间也是调控其影响效用的关键因素.其影响ARGs转化的机制主要包括:影响ARGs载体的结构与功能、协助DNA抵御胞外酶降解、促进胞内活性氧自由基(reactive oxygen species, ROS)生成、增强细胞膜通透性或增加细胞膜通道、提高细胞感受能力、促进用于搜索胞外DNA的菌毛形成、提高ARGs整合进基因组的几率.虽然理论上有机污染物对ARGs转导存在影响潜力,但相关研究仍几近空白.今后研究需关注有机污染物对ARGs转化、转导以及由膜囊泡介导的一种新型水平转移方式的影响,并尝试使用土著微生物和多类型质粒作为研究对象、在类环境条件下开展研究.