食用真菌在修复抗性基因污染土壤中的应用潜力及其作用机制

【作者】 宋爽； 孙晓红； 刘宇； 王守现；

【机构】 北京市农林科学院植物保护研究所北京市食用菌工程技术研究中心； 北京市农林科学院生物技术研究中心；

【摘要】 抗生素耐药性被世界卫生组织(WHO)认定为21世纪的一个主要公共健康风险。由于人类在农业活动中长期施用粪肥和再生水灌溉,极大促进了抗生素抗性基因(Antibiotic Resistance Genes,ARGs)在土壤中富集,使土壤成为了巨大而多样化的抗生素抗性基因贮存库,同时也增加了抗生素耐药性从自然环境转移到农业产品和人类的风险。携带ARGs的细菌通过增殖维持耐药性特征,并通过可移动遗传元件(Mobile Genetic Elements,MGEs)介导的水平基因转移在细胞间传播。食用真菌不仅是重要的膳食食品,而且由于其在生物降解、生物吸附和生物转化方面的功能,使其成为了一种有效且低成本的污染物修复工具。与细菌相比,这些丝状真菌能够迅速在土壤中定植并产生庞大的生物量和菌丝网络。这种生物学特性与必要的栽培管理措施相结合,使这些食用真菌在土壤生物修复方面具有天然的优势,并容易扩大实际应用。我们前期研究发现,双孢蘑菇Agaricus bisporus在菌丝生长发育阶段可以显著降低其培养基质中由畜禽粪便引入的ARGs的多样性和丰度,随后利用高通量测序方法解析了糙皮侧耳Pleurotus ostreatus覆土栽培过程中ARGs在土壤中分布特征和迁移规律。整体上,糙皮侧耳菌丝处理后的土壤ARGs相对丰度下降34.62%,绝对丰度下降48.56%,与初始土壤达到极显著差异;土壤中细菌群落的变化对ARGs演化的贡献大于MGEs和环境因子。本研究为土壤抗性基因污染的高效治理和生物修复提供了一定的理论支撑。更多还原