近日，湖北工业大学土木建筑与环境学院环境微生物生态团队与中国科学技术大学、华中科技大学科研人员合作，在环境科学与生态学领域国际期刊《Environmental Science & Technology》（自然指数期刊，中国科学院一区Top期刊，影响因子12.2）发表题为“Extracellular Polymeric Substances Govern Horizontal Gene Transfer of Antibiotic Resistance Genes: Mechanisms, Pathway Specificity, and Research Gaps”的综述论文。土木建筑与环境学院青年教师程龙博士为论文第一作者，中国科学技术大学刘东风教授为通讯作者，我校为论文第一署名单位。
抗生素抗性基因可以通过水平基因转移在细菌之间传播，使原本不具备抗性的细菌获得耐药性。在污水处理系统和天然水环境中，微生物产生的胞外聚合物（EPS）构成了生物膜、污泥絮体和颗粒污泥的重要基质。它们能够将细胞聚集在一起，也能吸附并保护胞外DNA。然而，抗性基因在基质中富集，并不意味着更容易被其他细菌获取。例如，胞外聚合物对DNA的吸附可减少其降解，却也可能使受体细菌难以接触和摄取这些DNA。因此，要判断环境中的抗性传播风险，除了了解抗性基因有多少，还需要明确它们能否转移、通过什么途径转移。
围绕这一问题，研究团队将胞外聚合物视为连接细胞、遗传物质及其载体的基质界面，系统梳理了接合、自然转化、噬菌体介导转导和囊泡介导转移四条路径的研究证据，并从空间滞留、DNA吸附与可利用性、细胞接触、细胞生理调节及群落中可移动遗传元件的分布与联系等方面归纳了五类作用机制。综述指出，接合路径的直接证据最为充分：胞外聚合物既可通过稳定细胞接触促进接合，也可能因基质过于致密而限制供体与受体接触。对于噬菌体和囊泡，现有研究对载体运动、滞留等过程的认识，仍不足以判断抗性基因是否完成转移。基于这些差异，团队构建了机制与转移路径的证据图谱，提出将基质组分表征、分路径转移测定与真实环境验证相结合，为评估污水处理及水环境中的抗性基因传播风险提供参考。
本研究工作得到了国家自然科学基金、中国博士后基金、湖北省教育厅青年人才项目、校绿色工业科技引领计划项目等资助支持。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.6c08470
责任编辑：陈凌
