广东水产养殖系统抗生素抗性基因分布特征与微生物群落驱动机制研究

《Aquaculture Reports》：Distribution and diversity of antibiotic resistance genes and bacterial communities in aquaculture systems in Guangdong, China

本研究针对水产养殖中抗生素滥用导致的抗性基因(ARGs)扩散问题，通过对比广东淡水(FAS)与海水(MAS)养殖系统，揭示了四环素类(tet)和磺胺类(sul)抗性基因的分布规律，发现营养盐(TN、NH4+等)是驱动ARGs传播的关键环境因子，为精准防控水产养殖抗性基因污染提供了理论依据。

　　

随着全球水产养殖业的迅猛发展，中国作为贡献超过55%全球产量的核心国家，其养殖水域的生态环境安全日益引发关注。在广东这个兼具淡水与海水养殖系统的渔业大省，为防治病害而广泛使用的抗生素正通过养殖废水悄然改变水体微生物的生存法则，催生出具有抗生素抗性基因（ARGs）的“超级细菌”。这些隐匿在水体中的抗性基因不仅可能通过水平基因转移在不同菌群间扩散，更令人担忧的是，它们可能与机会致病菌结合，形成具有双重威胁的病原体，最终通过水产品进入人类食物链。

为厘清不同养殖系统中ARGs的传播规律，钟全发团队在《Aquaculture Reports》发表的研究，对广东全省23个养殖池塘的92份水样展开多维度解析。研究团队采用16S rRNA基因测序刻画微生物群落图谱，通过SmartChip高通量qPCR技术同步检测31类ARGs和4种可移动遗传元件（MGEs），并运用βNTI（β最近分类单元指数）模型揭示群落组装机制，首次系统揭示了淡水与海水养殖系统在抗性基因赋存特征和生态驱动机制上的本质差异。

3.1 两种养殖系统中选定ARGs的多样性和相对丰度

通过对比四环素类（Tet）、磺胺类（Sul）等主要ARGs类型，发现淡水系统（FAS）的ARGs总丰度普遍高于海水系统（MAS），其中tetG_F和mphA基因在MAS中表现突出。抗性机制分析显示抗生素灭活和外排泵作用占主导，暗示养殖环境对菌群功能存在定向选择压力。

3.2 两种养殖系统中细菌群落的组成和多样性

微生物群落结构呈现显著空间分异：FAS以酸杆菌门（Acidobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）为优势菌群，而MAS中放线菌门（Actinobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）更丰富。PCoA分析证实两种系统的群落结构存在显著分离（R2=0.08, p<0.001），表明盐度和营养条件对菌群构建具有筛选作用。

3.3 两种养殖系统中机会致病菌与选定ARGs的关系

分枝杆菌（Mycobacterium）和不动杆菌（Acinetobacter）在两类系统中均保持高丰度，且与aadA_99、dfrA1等ARGs呈正相关。河流样本中ARGs富集程度最高，提示养殖周边水体可能成为抗性基因的“汇”。

3.4 两种养殖系统中细菌群落的组装过程

βNTI分析显示MAS中84.6%的样本以随机过程主导群落组装，而FAS中确定性过程（特别是异质性选择）贡献达33.4%，说明淡水环境更易受营养盐等环境因子调控。

3.5 环境变量对细菌群落和ARGs的影响

典范对应分析（CCA）表明MAS中TN、NH₄⁺、NO₂^-等营养盐对菌群和ARGs的解释度最高（CCA1达10.25%），而FAS中COD和溶解氧（DO）作用更显著，印证了淡水与海水系统差异化的环境驱动机制。

本研究通过多维度证据链阐明：水产养殖系统中ARGs的传播不仅受抗生素使用历史影响，更与局地环境因子和微生物群落组装过程紧密耦合。相较于海水系统，淡水养殖环境因营养盐负荷更高、水文条件更复杂，其抗性基因扩散风险尤为突出。该发现为制定差异化管控策略提供了科学依据——对海水养殖需严控氮磷输入，而淡水养殖则应强化有机质和溶解氧管理。这一成果不仅深化了对水产养殖生态系统微生态过程的理解，更为从源头阻断抗性基因向自然水体和人类活动圈层扩散提供了关键理论支撑。