藻-菌互作作為水域生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)性生態(tài)過程，不僅主導(dǎo)著營養(yǎng)鹽循環(huán)與食物網(wǎng)能量流動，其維系的浮游藻層（phycosphere）更成為近年來環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點——最新研究證實，這一特殊微環(huán)境已成為抗生素抗性基因（ARGs）增加與富集的關(guān)鍵場所，據(jù)監(jiān)測其ARGs總豐度較周圍水域高出47倍之多。盡管這一現(xiàn)象已得到明確證實，但浮藻層驅(qū)動水域生態(tài)系統(tǒng)中ARGs動態(tài)變化的內(nèi)在機制，目前仍缺乏系統(tǒng)性認(rèn)知。本文基于現(xiàn)有研究證據(jù)，系統(tǒng)梳理并評估了藻類對ARG增殖的調(diào)控機制，為解析水域ARGs污染問題提供核心理論參考。
研究結(jié)果表明，浮藻層內(nèi)復(fù)雜的藻-菌互作關(guān)系，通過精準(zhǔn)調(diào)控細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)，直接決定了ARG的時空動態(tài)變化。在藻際微環(huán)境中，與藻類形成共生關(guān)系的細(xì)菌被特異性富集，這類共生菌不僅依賴藻類分泌的有機物完成代謝，更在ARG的水平轉(zhuǎn)移與增殖過程中扮演核心角色——其形成的生物膜結(jié)構(gòu)為基因交換提供了穩(wěn)定載體，而藻源營養(yǎng)物質(zhì)則為抗性細(xì)菌的增殖提供能量支撐，共同推動了ARG在浮藻層的富集。
除藻-菌互作本身的調(diào)控作用外，外源環(huán)境因子的干擾進一步加劇了ARG動態(tài)的復(fù)雜性。營養(yǎng)鹽濃度變化會直接影響藻類生長狀態(tài)，進而改變共生菌的群落組成；抗生素殘留雖可能抑制部分敏感菌，但卻會定向篩選出抗性菌株并促進ARG表達(dá)；微塑料作為新型污染物，可通過吸附ARG與抗性細(xì)菌形成“移動基因庫”，并在藻際環(huán)境中實現(xiàn)富集與擴散；而全球氣候變暖導(dǎo)致的水溫升高，則會加速藻-菌代謝速率，提升基因交換效率。這些外源因子通過改變藻-菌互作模式，間接調(diào)控浮藻層細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)，最終引發(fā)ARG豐度與類型的動態(tài)變化。
值得關(guān)注的是，水體藻華的爆發(fā)往往會顯著加劇ARG的擴散風(fēng)險。藻華期間藻類生物量的急劇增加，會形成大規(guī)模藻際微環(huán)境，通過增強關(guān)鍵ARG宿主細(xì)菌的競爭優(yōu)勢，為其提供廣闊的增殖空間，最終推動ARG從浮藻層向整個水體擴散，對水域生態(tài)安全構(gòu)成潛在威脅。
基于當(dāng)前研究缺口，文章最后明確了未來主流研究方向，包括解析藻-菌互作調(diào)控ARG的分子機制、量化外源因子的影響權(quán)重、建立藻華與ARG擴散的關(guān)聯(lián)模型等，以期深化對藻相關(guān)ARG動態(tài)變化機制的理解，為制定針對性的水域ARGs污染防控策略提供科學(xué)依據(jù)。
原文鏈接：Phycosphere as a hotspot of antibiotic resistomes in aquatic environments
