环丙沙星降解联盟在生菜根际环境中实现多方面的修复作用

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Ciprofloxacin-Degrading Consortium Mediates Multifaceted Remediation in Lettuce Rhizosphere

抗生素污染威胁农业土壤安全及人类健康，本研究筛选CIP降解菌群并定殖于生菜根际，发现该菌群可显著降低CIP积累（>70%），改善土壤氮形态（NH4?-N增加59.62%，NO3?-N减少6.6%），促进Bacillus和Talaromyces增殖（分别增加13.4%和136.6%），证实其通过减少植物CIP蓄积和调控根际菌群实现双重功能，为开发抗生素污染农田的生物修复策略提供理论依据。

　　

摘要

农业土壤中的抗生素污染通过食物链的传递，对作物安全和人类健康构成威胁。利用降解菌群进行微生物修复在减少抗生素生物积累和抗性传播方面显示出潜力。然而，这一领域的研究仍然有限。本研究结合了环丙沙星（CIP）降解菌群的筛选、根际定殖以及微生物群落分析，以评估该菌群在环丙沙星作用下对生菜（Lactuca sativa）的修复效果。研究发现，在液体培养基中，真菌成员在CIP降解菌群中占主导地位。使用该菌群对根际进行改良后，植物毒性得到缓解，植物中的CIP积累量减少了70%以上，并且植物生物量恢复到了对照组的水平。在根际中，CIP降解菌群使受CIP污染后改变的土壤氮素组成恢复正常（NH??-N增加了59.62%，NO??-N减少了6.6%）。此外，该菌群在高压力条件下恢复了受影响的微生物群落和微生物相互作用，从而逆转了CIP引起的微生物生物量减少。根际定殖还导致了微生物群落结构的重组，使得Bacillus（增加了13.4%）和Talaromyces（增加了136.6%）的丰度上升。功能预测和宏基因组分析表明，CIP降解菌群在根际的定殖增强了细菌群落对相关化合物的降解能力。该菌群对生菜具有双重作用：通过减少CIP积累来提高其抗性，并调节根际细菌群落的结构。这些发现证明了该微生物菌群在解决抗生素持久性和生态影响方面的能力。对群落水平相互作用的了解有助于开发针对受抗生素污染的农业系统的定制化生物修复策略。