中国农业大学-柳珊团队-TOP期刊论文BT||微藻引爆细菌群落革命!抗生素去除率暴增99.8%,抗性基因传播骤降

导语

近期，环境科学与生态学期刊Bioresource Technology（影响因子=9，中科院1区TOP）发表题为“Microalgae-mediated shaping of bacterial communities enhances antibiotic removal and antibiotic resistance control”的论文。

摘要

该研究针对含磺胺嘧啶（SDZ）的 swine wastewater，通过调控微藻（Chlorella sp.）与活性污泥（AS）的接种比例（1:0至0:1 wt/wt），构建微藻-细菌共生污泥（MBSS）系统。

结果表明，接种比例为1:1和1:3时表现最优，SDZ去除效率高达99.8%，总氮和总磷去除率分别达33.25%和98.6%。微藻通过分泌胞外聚合物（EPS）保护微生物免受抗生素胁迫，并驱动微生物群落演替，促进Rhodanobacter和Dokdonella等降解菌富集。宏基因组分析显示，微藻接种显著降低磺胺类抗性基因（sul1和sul2）相对丰度至22.9%，有效控制抗性基因传播。

该系统同步实现抗生素高效去除、营养盐回收与抗性风险管控。

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图1. 不同接种比例下MBSS的总生物量、微藻生物量、微藻与活性污泥生物量比例（a），特定生长率（b），粒径分布（c）；及不同组别反应20天后微藻、活性污泥和系统的扫描电镜图像（d）

图2. 不同组别中SDZ（a）、NO₃-N（b）、NH₄-N（c）、总氮（d）、总磷（e）和SCOD（f）的浓度随时间变化及去除效率。

图3. 不同组别中松散结合EPS（a）和紧密结合EPS（b）的浓度及PN/PS值；不同接种比例下系统的EEM荧光光谱（c）；荧光区域积分（FRI）在各区域的相对丰度（d）；不同组别荧光指数值变化（e）。

图4. 门水平和属水平真核生物（a）和原核生物（b）微生物组成相对丰度；微生物群落主坐标分析（c）；KEGG Level 3功能相对丰度热图（d）；不同组别微生物KEGG功能（e）；KEGG Level 3前三功能微生物相对贡献（f）。

图5. 抗生素类型（a）和抗性基因（b）相对丰度；环境因子与ARGs的基于距离冗余分析（c）；门水平微生物与ARGs相关性网络（d）；原核生物（e）和真核生物（f）属水平主要微生物与ARGs冗余分析。

图6. MBSS系统及细胞水平的工作机制示意图。

作者简介

第一作者：Shupeng Lin，中国农业大学工程学院。

通讯作者：柳珊，中国农业大学工学院副教授，博士生导师。

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