电活性微生物菌群促降解与抑传播双重机制获揭示
在国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目资助下，广东省科学院微生物研究所研究员许玫英团队研究揭示了电活性微生物菌群促进抗生素降解并抑制抗性基因传播的双重机制。近日，相关研究成果发表于《国际环境》（Environment International）。
为治疗疾病或促进动物生长，抗生素被广泛用于医疗、畜牧和水产养殖等行业。大量未经消化的抗生素随着人类或动物粪便和尿液排出，并最终进入土壤和水体环境。研究表明，抗生素长期累积不仅直接造成生态风险，还可能导致耐药菌富集和抗性基因（ARGs）以可移动遗传元件（MGEs）为载体在环境中快速传播，严重威胁人类健康。如何在去除抗生素污染的同时抑制ARGs扩散，是当前环境微生物学和环境工程领域亟需解决的关键问题。
电活性菌群通过EET强化SMX降解并削减ARGs传播风险的“降解-阻控”双重机制。研究团队供图研究团队通过长期驯化获得了稳定的电活性微生物菌群，该菌群能通过胞外电子传递（EET）驱动的共代谢作用高效降解磺胺甲噁唑（SMX），并可显著削减ARGs传播风险，为环境抗生素及耐药组的协同控制提供了新的技术思路。电活性菌是一类能够通过直接接触、导电菌毛或氧化还原介质与矿物/电极间进行EET的微生物。因自身EET特性，相较传统微生物，电活性菌在特定环境中具有更强的底物代谢活性，对抗生素等多种难降解性有机污染物有着更加突出的降解转化能力。
研究团队以垃圾渗滤液为接种物，借助微生物电化学系统,经过长周期驯化培养，成功富集了以Geobacter、Alcaligenes和Oryzomicrobium为核心菌属的电活性菌群。在闭路条件（激活EET）下，该菌群对不同浓度范围内的SMX均表现出优异的降解性能，最高可达到98.25%；并且随着SMX有效去除，生物反应器中相关ARGs尤其是sul1、sul2丰度显著降低，这可能与抗生素诱导的细胞毒性下降，导致MGEs如IS91和tnpA介导的ARGs水平转移效率下降有关。然而，当电活性菌群的EET受到限制时，菌群中的微生物群落发生明显变化，特别是核心电活性菌Geobacter和Alcaligenes迅速退化，导致SMX降解效果显著降低。
通过宏基因组binning分析，团队精准鉴定了ARGs主要携带菌，发现Pseudomonas、Burkholderia、Hydrogenophaga、Comamonas和Desulfovibrio是ARGs及MGEs的关键宿主。在EET激活条件下，核心电活性菌（Geobacter和Alcaligenes）的优势地位能有效抑制这些潜在高风险宿主的增殖，从而限制ARGs传播；当EET链被切断时，宿主细菌就会大量繁殖，导致ARGs迅速扩散。
该研究首次系统性揭示了电活性菌群通过EET强化SMX降解并同步削减ARGs传播风险的“降解-阻控”双重机制，强调了维持电活性菌群结构稳定及其EET效率在抗性风险控制中的关键作用，为开发面向抗生素与ARGs协同去除的环境微生物技术提供了重要的理论依据和微生物资源。
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.envint.2026.110182
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