饮用水中抗生素抗性基因的污染源追踪

Antibiotic resistance genes (ARGs) have been considered as global environmental pollutants and widely distributed in various environments (animal farms, wastewater treatment plants, river water, etc.). The pollution issue of ARGs in drinking water and its potential health threats have received great concerns from government, researchers and the public. However, the reports on ARGs in drinking water is scant under the limitation of its low biomass, sample collection and standard analysis pipeline. The present study is designed to apply the high-throughput sequencing technique combined with traditional molecular biology methods to study the prevalence, diversity and fate of ARGs in drinking water, to track sources of ARGs, and to identify mobile ARGs with high health risks. This could provide us guidance for further ARGs surveillance and management for drinking water safety.

抗生素抗性基因已成为全球重大环境污染问题，而作为人类相关环境——饮用水中抗性基因污染问题对人类健康的潜在风险也逐渐引起公众、政府和研究者的重视，但受限于饮用水的低生物量、采样不便利性、缺少标准化分析流程等，目前对于饮用水中抗性基因的研究和认识有限，而在抗性基因污染源方面的认知更是空白。本研究拟结合传统分子生物学方法和生物信息学大数据分析手段全面调查饮用水中抗性基因的赋存状况，并追踪饮用水中抗性基因的污染源头，同时结合水平基因转移机制探究饮用水中具较高风险的可移动抗性基因。为抗性基因在饮用水中的分布与归趋提供参考数据，以及为后续污染源控制、健康风险评估、饮用水的安全管理和政策制定提供科学依据。

抗生素抗性基因已成为全球重大环境污染问题，而作为人类相关环境——饮用水中抗性基因污染问题对人类健康的潜在风险也逐渐引起公众、政府和研究者的重视，但受限于饮用水的低生物量、采样不便利性、缺少标准化分析流程等，对于饮用水中抗性基因的研究和认识有限，而在抗性基因污染源方面的认知更是空白。本研究结合传统分子生物学方法和生物信息学大数据分析手段全面调查用户终端饮用水中抗性基因的赋存状况，鉴定了饮用水中抗性基因的人为污染，同时结合水平基因转移机制探究饮用水中具较高风险的可移动抗性基因，并评估了传统氯化消毒工艺对抗性基因及耐药菌的去除效率。研究表明：1）饮用水中富含多样性抗性基因涵盖19种ARG类型的451个ARG亚型；2）机器学习溯源分析显示人为源贡献达37.1%且主要为生活污水；3）三种高风险类型sul1、sul2和aadA因其具有高流行性、人为来源和可移动性风险，可运用于饮用水人为污染监测和源头控制参考；4）传统加氯消毒工艺可有效降低总菌群的抗性基因丰度与多样性但对条件致病菌携带的抗性基因去除效率有限（6.0-8.7%）。本研究揭示的抗性基因多样性与污染源数据、构建的溯源模型与可移动抗性基因数据库及分析平台，为抗性基因在饮用水中的分布与归趋提供参考数据，并为后续污染源控制、健康风险评估、饮用水的安全管理和政策制定提供科学依据与技术支持。围绕以上研究内容，在环境领域主要期刊ES&T、WR、EI上共发表SCI论文4篇、培养研究生5名，完成了项目内容和指标。