专题编号与专题名：专题5.2 环境中的抗生素与抗性基因污染、风险与控制

基于宏基因组学方法揭示城市饮用水源地的抗生素抗性基因组组成及其宿主分布并建立相关风险评估指数
韩毛振^1,*，柏子鹏¹，张露²，张娜¹，毛玉洁²，王智^2,*
1. 安徽医科大学 生命科学学院，合肥 230032；2. 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 武汉430071

抗生素在人类社会的发展中发挥了重要的作用，然而随着近年来抗生素的滥用，加之污水处理能力有限，导致抗生素对环境污染加剧和产生一些抗性微生物（如超级细菌），这些已成为危害人类健康的潜在因素。抗生素抗性基因（Antibiotics resistance gene，ARG）已被世界卫生组织认定为21世纪人类面临的最重要威胁之一。
水环境是抗生素和抗生素抗性基因污染的主要热点区域，基于宏基因组学方法解析水体中的抗生素抗性组已成为一种常规的技术手段，然而对于抗生素抗性基因传播机制和如何评估抗生素抗性基因的风险还存在不足。因此，本文以巢湖这一典型城市饮用水源地为例，使用宏基因组学手段解析水体抗生素抗性基因组成、细菌和病毒在抗生素抗性基因组成上的贡献和建立相关方法以评估抗生素抗性组的风险。
巢湖，作为中国第5大淡水湖泊，是合肥等周边城市的饮用水源地。本项目从巢湖不同地理位置采集了水样，提取宏基因组DNA进行宏基因组测序，并测定相关理化因素。使用生物信息学分析方法对宏基因组数据中抗生素抗性基因进行了鉴定和深度挖掘，探讨水体生态系统中病毒ARGs和非病毒ARGs的特征、分布、贡献及环境驱动因素。研究结果发现巢湖水体中有75种抗生素抗性基因，其中多抗药性基因bacA在巢湖水体中含量最高，其中病毒贡献的ARG亚型主要为arnA（抗多粘菌素，贡献率8.69% ~ 25.77%）和vanR（抗万古霉素，贡献率3.85% ~ 39.73%），微生物群落组成和可移动元件组成（mobile genetic elements）对巢湖水体抗生素抗性组的组成影响最大。为了衡量水体中抗生素抗性组的风险，本研究提出了抗生素抗性组风险指数（antibiotic resistome risk index, ARRI）并绘制了巢湖水体的抗生素抗性组风险图。该指数通过评估抗生素抗性基因与可移动元件和人类病原菌之间的赋存关系，从而衡量水体中抗生素抗性组的风险。
该研究使用宏全基因组的方法解析了巢湖水体的微生物群落组成，系统性地解析了巢湖水体中的抗生素抗性组组成，并定义了抗生素抗性组风险指数（ARRI），为评价和监测包括巢湖在内的水环境以及其他生境下的抗生素抗性组风险提供了新的有益方案，对于各种生境下的抗生素抗性风险预测具有重要意义。
 

抗生素抗性基因；宏基因组学；病毒；风险评估；传播机制