文(wen)章題(ti)目：Transfer of antibiotic resistance genes from soil to rice in paddy field
期刊：Environment International
發表時間：2024年8月
研究背景
抗(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)素(su)抗(kang)(kang)(kang)性(xing)基因(yin)（ARGs）作(zuo)為新興環(huan)境(jing)污染物，因(yin)超級病菌(jun)出現已(yi)成全球性(xing)問題。由(you)于(yu)自然發展及(ji)人類活(huo)動，土壤被認為是ARGs和(he)抗(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)素(su)抗(kang)(kang)(kang)性(xing)菌(jun)（ARB）的儲藏庫(ku)。編(bian)碼結構和(he)功能(neng)(neng)(neng)特征的基因(yin)通常與土壤微生(sheng)(sheng)物的內(nei)在抗(kang)(kang)(kang)性(xing)有關，人為因(yin)素(su)如灌溉、施肥、耕作(zuo)、大氣沉降等可能(neng)(neng)(neng)將ARGs和(he)ARB引入耕作(zuo)土壤，且(qie)土壤能(neng)(neng)(neng)塑造微生(sheng)(sheng)物群(qun)落和(he)抗(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)素(su)抗(kang)(kang)(kang)性(xing)譜，是研究(jiu)抗(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)素(su)耐藥基因(yin)的關鍵基質。
抗生素抗性基因(yin)（ARGs）的(de)全(quan)球傳播和(he)(he)分布(bu)備受關注，然而，關于ARGs從(cong)一個(ge)基質向另(ling)一個(ge)基質傳播的(de)資(zi)料仍然不(bu)足(zu)。種(zhong)植(zhi)作物(wu)(wu)的(de)土(tu)(tu)壤關乎人類(lei)健康，農田土(tu)(tu)壤中ARGs和(he)(he)ARB向作物(wu)(wu)潛在轉移(yi)會(hui)威脅食(shi)品安全(quan)和(he)(he)人類(lei)健康。水稻是全(quan)球重要糧(liang)食(shi)作物(wu)(wu)，目前，為了獲(huo)得更高的(de)產量(liang)，會(hui)過度使用化學和(he)(he)有(you)機(ji)肥(fei)(fei)(fei)料，施肥(fei)(fei)(fei)會(hui)增加稻田土(tu)(tu)壤中ARGs和(he)(he)MGEs的(de)多樣(yang)性和(he)(he)豐(feng)度。因(yin)此，采集了生長季分別施用豬糞堆肥(fei)(fei)(fei)、化肥(fei)(fei)(fei)及(ji)未施肥(fei)(fei)(fei)情況下的(de)土(tu)(tu)壤和(he)(he)水稻樣(yang)本，采用高通量(liang)實時(shi)定(ding)量(liang)PCR技術，以探究ARGs在土(tu)(tu)壤及(ji)水稻不(bu)同部位(wei)的(de)變化、傳播途徑以及(ji)施肥(fei)(fei)(fei)對水稻食(shi)用部分ARGs譜系的(de)影響。
研究思(si)路
研(yan)究(jiu)地點的選擇及(ji)處理
選擇作(zuo)物、施(shi)肥(fei)和管理(li)方(fang)式一直(zhi)保持不變的試(shi)驗田(tian)。試(shi)驗田(tian)包(bao)含三種處(chu)理(li)：化肥(fei)組（CF）、堆肥(fei)組（CM）和對照組（CK）。每種處(chu)理(li)使用三塊地(di)（30平方(fang)米），并使用水(shui)(shui)泥墻防(fang)止交(jiao)叉污染。灌(guan)溉用水(shui)(shui)來自靠近稻田(tian)的一條河流。
采樣和DNA提取
收集(ji)第一個作物生長季的土壤和水稻樣(yang)本(ben)。
土壤樣本(ben)：在每個(ge)試驗田中隨(sui)機設置了(le)(le)五個(ge)采樣點，并收集了(le)(le)0~15cm的表層土壤，然后將其(qi)均勻(yun)混合；
植物(wu)樣本：從每個試(shi)驗(yan)田中收集了五株完整(zheng)的水稻(dao)(dao)，將這些水稻(dao)(dao)秧苗(miao)被移(yi)植到不同的施肥(fei)地塊（堆肥(fei)豬糞(fen)、化(hua)肥(fei)和無肥(fei)）。
分別采集(ji)第(di)0天、第(di)7天、第(di)30天和(he)第(di)79天的(de)土(tu)壤和(he)植(zhi)物(wu)樣(yang)本(ben)，每個樣(yang)本(ben)都(dou)有三個重復樣(yang)本(ben)。還收集(ji)了堆(dui)肥豬糞和(he)灌(guan)溉水的(de)樣(yang)本(ben)，分別提(ti)取DNA。
ARGs和MGEs的高通量QPCR，并計算(suan)相對(dui)豐(feng)度和基因拷(kao)貝數
16S rRNA基因的高通量測序
數據(ju)分析
研究結果展示
土壤和水(shui)稻植株中ARG的多樣(yang)性(xing)
在針對豬糞(fen)堆肥、土壤(rang)以(yi)及植(zhi)物(wu)樣本所開展(zhan)的(de)研究中(zhong)，共計觀測(ce)到了76種抗(kang)生素抗(kang)性基因（ARGs）亞(ya)(ya)型與9種MGEs亞(ya)(ya)型。
不(bu)同樣本中的(de)抗(kang)生素抗(kang)性基因類型：
豬糞堆(dui)肥：對氨基(ji)糖(tang)苷類、四環素類以(yi)及磺胺類等耐藥基(ji)因較(jiao)為常(chang)見(jian)（見(jian)圖S1）。
圖S1該稻田使用的豬堆肥中ARG的主要機(ji)制(zhi)（A）和靶(ba)向抗(kang)生素（B）。
土壤(rang)：無論是否(fou)施(shi)肥，多藥耐藥基因（主要(yao)是 mexF）數量最多（見圖1A），表明施(shi)用堆肥未影響稻田土壤(rang)中主要(yao)的抗生素抗性類型。
不同(tong)處理下(xia)地下(xia)部分樣本的(de)ARGs多樣性：
在CM處理下，ARGs的(de)Shannon多樣(yang)(yang)性(xing)指(zhi)數穩定(ding)；但(dan)是CK和(he)CF處理時，該指(zhi)數隨水(shui)稻(dao)生長下降。施用堆(dui)肥(fei)豬(zhu)糞可使水(shui)稻(dao)地下部(bu)分的(de)ARGs多樣(yang)(yang)性(xing)增加，這可能(neng)表明，由于肥(fei)料、土壤以及植(zhi)物(wu)微生物(wu)群落(luo)之(zhi)間相互(hu)融合(he)，可能(neng)存(cun)在ARGs從(cong)堆(dui)肥(fei)糞肥(fei)向(xiang)水(shui)稻(dao)植(zhi)株轉(zhuan)移的(de)可能(neng)性(xing)。CF和(he)CK處理中，第79天與(yu)第0天對比，水(shui)稻(dao)地下部(bu)分和(he)地上部(bu)分的(de)ARGs的(de)Shannon多樣(yang)(yang)性(xing)指(zhi)數顯著(zhu)下降，預(yu)示稻(dao)田輪作(zuo)中水(shui)稻(dao)植(zhi)株內(nei)部(bu)ARGs多樣(yang)(yang)性(xing)可能(neng)明顯降低。
不同處理(li)下地上部分樣本的ARGs多樣性：
在(zai)CM、CF以及(ji)CK處理下，ARGs的Shannon多樣性指數(shu)無明顯差異，可(ke)能不同施(shi)肥方式對內生(sheng)ARGs影響(xiang)小(xiao)。
圖1. ARGs在土(tu)壤、水(shui)稻(dao)植株和(he)稻(dao)米(mi)中(zhong)的(de)主要靶向抗生素（A）。ARG的(de)初始(shi)來源和(he)ARG在土(tu)壤-植物(wu)（水(shui)稻(dao)）系(xi)(xi)統中(zhong)的(de)最(zui)終(zhong)分(fen)(fen)布（B）。黑色數(shu)字代表(biao)(biao)土(tu)壤-植物(wu)（水(shui)稻(dao)）系(xi)(xi)統各部(bu)分(fen)(fen)ARG的(de)初始(shi)檢測數(shu)量。紅色和(he)藍(lan)色數(shu)字分(fen)(fen)別表(biao)(biao)示ARG在相應部(bu)分(fen)(fen)的(de)檢測數(shu)量增(zeng)加和(he)減(jian)少。CK、CF和(he)CM代表(biao)(biao)了稻(dao)田(tian)中(zhong)不施肥、化肥和(he)豬糞堆(dui)肥的(de)不同處理。
植物中ARGs分布特(te)征：
植物(wu)（包括(kuo)地下和(he)地上(shang)部(bu)分）中ARGs的分布特征與土壤截然不同(tong)（圖2A）。一方面，植物(wu)不同(tong)生長階段(duan)、器官和(he)組織攜帶不同(tong)內(nei)(nei)生菌和(he)ARGs，且(qie)植物(wu)過濾作用使某些(xie)ARGs和(he)intI1自(zi)下而上(shang)傳(chuan)播時(shi)相對(dui)豐(feng)度降低；另一方面，稻田中影(ying)響ARGs轉移的外部(bu)因(yin)素比室內(nei)(nei)盆栽試(shi)驗更復雜。
圖2. 不(bu)(bu)同施肥方式(shi)及豬(zhu)糞堆(dui)肥處(chu)理下(xia)(xia)水(shui)稻(dao)植株不(bu)(bu)同部(bu)位和土壤(rang)抗生素抗性基因（ARGs）的(de)分(fen)布（A）。不(bu)(bu)同施肥方式(shi)下(xia)(xia)土壤(rang)中細菌屬(shu)水(shui)平(ping)的(de)分(fen)布（B）。CK、CF和CM分(fen)別代表未施肥、施用(yong)化肥和施用(yong)豬(zhu)糞堆(dui)肥的(de)水(shui)稻(dao)田(tian)中的(de)不(bu)(bu)同處(chu)理。
土壤和水稻中抗(kang)生素抗(kang)性基因（ARGs）的動態
豬(zhu)糞堆(dui)肥(fei)對土壤中ARGs的影響(xiang)
前(qian)期(qi)土(tu)壤(rang)(rang)微觀(guan)實驗表明，施(shi)用(yong)豬糞堆肥(fei)后第一個月內土(tu)壤(rang)(rang)中(zhong)(zhong)ARGs豐度持續(xu)下降(jiang)（見圖3），糞肥(fei)中(zhong)(zhong)攜帶的ARGs數(shu)量(liang)減少(shao)。本研(yan)究中(zhong)(zhong)，施(shi)用(yong)化(hua)肥(fei)和(he)豬糞堆肥(fei)的土(tu)壤(rang)(rang)在第79天ARGs總(zong)基(ji)因(yin)拷貝數(shu)顯著增加(jia)，但總(zong)相對(dui)豐度未上升，可(ke)能是微生物量(liang)增加(jia)導致ARGs富集。這與長(chang)期(qi)施(shi)用(yong)化(hua)肥(fei)促進ARGs減少(shao)的報(bao)告(gao)不一致，表明長(chang)期(qi)和(he)短期(qi)施(shi)用(yong)化(hua)肥(fei)對(dui)水稻土(tu)中(zhong)(zhong)ARGs影(ying)響不同。
不同處(chu)理的土壤中ARGs的變化(hua)
未施用(yong)(yong)肥(fei)料的(de)土壤中(zhong)，ARGs總基因(yin)拷貝數(shu)在第一周迅(xun)速減(jian)少，后緩慢減(jian)少至第30天(tian)再呈上升趨勢(shi)至收獲期結(jie)(jie)束（見(jian)圖3）。表明(ming)淹水和作物(wu)(wu)種植影響內源(yuan)ARB和ARGs分布，主要是影響微生物(wu)(wu)群落(luo)結(jie)(jie)構變化，這(zhe)表明(ming)微生物(wu)(wu)結(jie)(jie)構在土壤抗生素抗性組中(zhong)起(qi)著重要作用(yong)(yong)。
施(shi)(shi)用豬糞堆肥在(zai)第0天(tian)顯著(zhu)增加土壤中(zhong)(zhong)ARGs總(zong)基因拷貝數，是(shi)施(shi)(shi)用化(hua)肥和對照土壤的1.5倍和3倍（圖(tu)3），由于施(shi)(shi)用化(hua)肥可能(neng)會顯著(zhu)改變(bian)微(wei)生物群落，因此可以合理地推斷(duan)，營養(yang)可能(neng)會影響施(shi)(shi)用化(hua)肥的土壤中(zhong)(zhong)ARGs的豐(feng)度。
水稻幼苗中ARGs的(de)變化
水稻幼苗地(di)(di)下和地(di)(di)上(shang)部(bu)分(fen)主要攜(xie)帶抵抗(kang)β-內(nei)酰(xian)胺（KPC、cphA）、多重藥(yao)物(wu)（mexF）和磺胺（sul1、sul2）的(de)ARGs（圖(tu)1A）。隨著(zhu)作物(wu)生(sheng)(sheng)長，地(di)(di)下部(bu)分(fen)MLSB抗(kang)性基(ji)因(yin)(yin)（pncA）數量(liang)增加，尤其(qi)是(shi)在施用糞(fen)肥的(de)地(di)(di)塊中(zhong)（圖(tu)1A），可能是(shi)畜牧(mu)業(ye)中(zhong)抗(kang)生(sheng)(sheng)素遷移所致(zhi)。基(ji)因(yin)(yin)pncA從土(tu)壤轉移到(dao)水稻根再到(dao)葉(xie)片。收獲(huo)時水稻地(di)(di)下或地(di)(di)上(shang)部(bu)分(fen)ARGs總相對(dui)豐度和總基(ji)因(yin)(yin)拷貝數相比(bi)第0天降低，這表明由于生(sheng)(sheng)物(wu)量(liang)的(de)增加而產(chan)生(sheng)(sheng)了(le)稀釋(shi)效應。
推測育苗期(qi)間(jian)使用豬糞(fen)堆肥導致幼苗中(zhong)ARGs大(da)量積累(lei)，水(shui)稻(dao)幼苗可能(neng)是稻(dao)田(tian)(tian)中(zhong)ARGs主要來(lai)源之一，在(zai)種植水(shui)稻(dao)幼苗時控制外源ARGs對減(jian)少稻(dao)田(tian)(tian)中(zhong)ARGs分(fen)布至關重要。
圖3. 施(shi)(shi)(shi)用無肥(fei)（對(dui)(dui)(dui)(dui)照，CK）、化(hua)肥(fei)（CF）和(he)(he)(he)豬(zhu)糞堆肥(fei)（CM）的(de)(de)土壤中(zhong)ARGs的(de)(de)總(zong)(zong)(zong)相對(dui)(dui)(dui)(dui)豐度（A）、總(zong)(zong)(zong)基因(yin)拷(kao)貝(bei)(bei)數（B）和(he)(he)(he)Shannon指(zhi)數（C）的(de)(de)動態變(bian)化(hua)；施(shi)(shi)(shi)用無肥(fei)（對(dui)(dui)(dui)(dui)照，CK）、化(hua)肥(fei)（CF）和(he)(he)(he)豬(zhu)糞堆肥(fei)（CM）的(de)(de)水稻(dao)地下(xia)部分中(zhong)ARGs的(de)(de)總(zong)(zong)(zong)相對(dui)(dui)(dui)(dui)豐度（D）、總(zong)(zong)(zong)基因(yin)拷(kao)貝(bei)(bei)數（E）和(he)(he)(he)Shannon指(zhi)數（F）的(de)(de)動態變(bian)化(hua)；施(shi)(shi)(shi)用無肥(fei)（對(dui)(dui)(dui)(dui)照，CK）、化(hua)肥(fei)（CF）和(he)(he)(he)豬(zhu)糞堆肥(fei)（CM）的(de)(de)水稻(dao)地上部分中(zhong)ARGs的(de)(de)總(zong)(zong)(zong)相對(dui)(dui)(dui)(dui)豐度（G）、總(zong)(zong)(zong)基因(yin)拷(kao)貝(bei)(bei)數（H）和(he)(he)(he)Shannon指(zhi)數（I）的(de)(de)動態變(bian)化(hua)；施(shi)(shi)(shi)用無肥(fei)（對(dui)(dui)(dui)(dui)照，CK）、化(hua)肥(fei)（CF）和(he)(he)(he)豬(zhu)糞堆肥(fei)（CM）的(de)(de)水稻(dao)籽粒(li)中(zhong)ARGs的(de)(de)總(zong)(zong)(zong)相對(dui)(dui)(dui)(dui)豐度（J）、總(zong)(zong)(zong)基因(yin)拷(kao)貝(bei)(bei)數（K）和(he)(he)(he)Shannon指(zhi)數（L）的(de)(de)動態變(bian)化(hua)。在這三(san)種不同的(de)(de)施(shi)(shi)(shi)肥(fei)處理中(zhong)，水稻(dao)籽粒(li)中(zhong)ARGs的(de)(de)相對(dui)(dui)(dui)(dui)豐度、總(zong)(zong)(zong)基因(yin)拷(kao)貝(bei)(bei)數和(he)(he)(he)Shannon指(zhi)數沒有顯(xian)著差(cha)異（p > 0.05）。
抗生(sheng)素抗性基因（ARGs）在土壤-水稻系(xi)統中(zhong)的潛(qian)在傳播
不同處(chu)理下水稻植株和(he)土(tu)壤中ARG亞型(xing)檢(jian)測情(qing)況
水(shui)稻葉片：第(di)79天，CM、CF和CK處理下，從水稻葉(xie)片中檢測(ce)到(dao)的(de)ARG亞(ya)型數量分(fen)別為60、56和54，相同的(de)有50種亞(ya)型（見圖(tu)S2）。施用(yong)豬糞堆肥(fei)可(ke)將(jiang)新的(de)ARG亞(ya)型（（如aadE、cphA、erm36、tetW等(deng)））引入(ru)水稻植株（見圖(tu)S3）。
水稻根(gen)：CM、CF和(he)CK處(chu)理下，從(cong)水稻根(gen)中檢(jian)測(ce)到的ARG亞型數(shu)量分別為的68、56和(he)59，相(xiang)同的有50種亞型（見(jian)圖(tu)S2）。
土壤：CM、CF和CK處理下，土(tu)壤中檢測到(dao)的(de)ARG亞(ya)型(xing)數(shu)量分別為60、32和25，相(xiang)同的(de)有24種亞(ya)型(xing)（見(jian)圖S2）。豬糞堆肥施用對土(tu)壤中ARG亞(ya)型(xing)檢測數(shu)量的(de)影響比對水稻(dao)植株大(da)。
水稻谷粒：CM處理的(de)(de)(de)水(shui)稻谷粒中(zhong)(zhong)檢測到20種ARG，其中(zhong)(zhong)13種與(yu)CF和CK處理的(de)(de)(de)水(shui)稻谷粒相同（見(jian)圖S2）。TetK、tetM和strB僅在(zai)CM水(shui)稻谷粒中(zhong)(zhong)觀察到（見(jian)圖S3），施用(yong)豬糞堆(dui)肥對(dui)土壤中(zhong)(zhong)ARG譜的(de)(de)(de)影響比對(dui)水(shui)稻植(zhi)株更大，未顯著(zhu)影響水(shui)稻谷粒中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)ARG，但豐富了水(shui)稻幼苗(miao)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)ARG。
圖(tu)S2 第79天(tian)不同(tong)(tong)組相同(tong)(tong)的ARG和(he)(he)(he)MGE數量。CK、CF和(he)(he)(he)CM代(dai)表(biao)了稻(dao)田中不施肥(fei)(fei)、化肥(fei)(fei)和(he)(he)(he)豬堆肥(fei)(fei)的不同(tong)(tong)處(chu)理。根指(zhi)(zhi)水(shui)稻(dao)的地下部分，葉指(zhi)(zhi)水(shui)稻(dao)的地上部分，肥(fei)(fei)料指(zhi)(zhi)這片稻(dao)田中使用的豬堆肥(fei)(fei)。
水(shui)平基因轉移可能(neng)性及(ji)ARGs來源(yuan)
整(zheng)合酶和(he)(he)轉座酶經常被報道為水(shui)(shui)(shui)平基(ji)因轉移(yi)(yi)(yi)（HGT）的(de)(de)(de)指示基(ji)因，研究(jiu)(jiu)中(zhong)(zhong)幾乎所有樣本中(zhong)(zhong)都發現了intI1和(he)(he)tnpA基(ji)因（見圖S3），支(zhi)撐(cheng)了ARGs轉移(yi)(yi)(yi)的(de)(de)(de)可(ke)能(neng)(neng)性。ARGs的(de)(de)(de)來(lai)(lai)源包括土(tu)壤、灌(guan)溉水(shui)(shui)(shui)、降(jiang)水(shui)(shui)(shui)以及當前稻田中(zhong)(zhong)使(shi)(shi)用(yong)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)稻秧(yang)苗。CM處(chu)(chu)理(li)因使(shi)(shi)用(yong)豬糞堆肥含有額外的(de)(de)(de)ARGs。CK和(he)(he)CF處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)稻植(zhi)株(zhu)中(zhong)(zhong)ARGs和(he)(he)MGEs的(de)(de)(de)檢(jian)測頻率降(jiang)低，而土(tu)壤中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)檢(jian)測頻率升高(gao)，表明ARGs可(ke)能(neng)(neng)從灌(guan)溉水(shui)(shui)(shui)和(he)(he)水(shui)(shui)(shui)稻秧(yang)苗轉移(yi)(yi)(yi)到(dao)(dao)稻田土(tu)壤中(zhong)(zhong)（圖1B）。土(tu)壤中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)固有ARGs可(ke)能(neng)(neng)遷(qian)移(yi)(yi)(yi)到(dao)(dao)水(shui)(shui)(shui)稻植(zhi)株(zhu)中(zhong)(zhong)。所有三種(zhong)處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)稻籽粒中(zhong)(zhong)都檢(jian)測到(dao)(dao)了ARGs，支(zhi)撐(cheng)了ARGs從水(shui)(shui)(shui)稻根(gen)和(he)(he)葉轉移(yi)(yi)(yi)到(dao)(dao)水(shui)(shui)(shui)稻籽粒中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)可(ke)能(neng)(neng)，其具(ju)體來(lai)(lai)源需(xu)進一步探索。大氣干沉降(jiang)和(he)(he)濕沉降(jiang)對(dui)ARGs的(de)(de)(de)影響也(ye)需(xu)在(zai)未(wei)來(lai)(lai)研究(jiu)(jiu)中(zhong)(zhong)檢(jian)驗。
圖S3分別在無肥料（CK）、化(hua)肥（CF）和豬堆(dui)肥（CM）的(de)稻(dao)田中，灌(guan)溉水、豬堆(dui)肥、土壤、水稻(dao)和稻(dao)谷中ARG和MGE在第0天(tian)和第79天(tian)的(de)相對(dui)豐(feng)度熱圖。
不同處(chu)理下水稻地上部分ARGs情況及原因分析
結(jie)果(guo)：從(cong)三個(ge)地點收集的水(shui)稻(dao)地上部分(fen)（包括稻(dao)谷）中，在不同處理方(fang)式下(xia)，ARGs的總相對豐(feng)度、總基因(yin)拷貝數和(he)Shannon指數沒(mei)有顯(xian)著差異(yi)。這(zhe)表(biao)明(ming)施肥對水(shui)稻(dao)葉(xie)片和(he)籽粒中ARGs的分(fen)布影響不大。
原因分析：
--淹水條(tiao)件對土壤中ARGs的消散起到積極(ji)作用，減(jian)少土壤顆粒在(zai)葉面上的潛在(zai)附著，抑制ARGs的水平基因(yin)轉(zhuan)移。
--稻田強(qiang)降雨對水(shui)稻葉片的沖刷和清潔產生強(qiang)烈影(ying)響。
--本研究中使(shi)用的水稻秧苗(miao)攜帶大量ARGs并且并未播種，可能(neng)掩蓋(gai)了施肥對(dui)水稻移栽(zai)后ARGs的影響（見圖1A）。
土壤中微生物群落的變(bian)化(hua)
豬(zhu)糞堆(dui)(dui)肥中(zhong)厚壁菌(jun)門(men)是(shi)(shi)主(zhu)要微生物門(men)（占(zhan)(zhan)(zhan)比(bi)75.72%），其次是(shi)(shi)放線菌(jun)門(men)（占(zhan)(zhan)(zhan)比(bi)12.15%）。土(tu)(tu)壤(rang)里變形菌(jun)門(men)（占(zhan)(zhan)(zhan)比(bi)19.47%-38.09%）、藍細菌(jun)門(men)（占(zhan)(zhan)(zhan)比(bi)17.50%-34.86%）和酸(suan)桿菌(jun)門(men)（占(zhan)(zhan)(zhan)比(bi)16.11%-25.03%）是(shi)(shi)主(zhu)要微生物門(men)（圖4A），施用豬(zhu)糞堆(dui)(dui)肥未顯著影響水稻(dao)土(tu)(tu)門(men)級(ji)微生物結構(gou)。屬(shu)水平上，不同處理間土(tu)(tu)壤(rang)微生物分(fen)布差(cha)異顯著（圖2B），水稻(dao)生長(chang)期間其細菌(jun)屬(shu)級(ji)多樣(yang)性顯著降低，施化肥和有機肥的土(tu)(tu)壤(rang)微生物組(zu)多樣(yang)性高于未施肥土(tu)(tu)壤(rang)（圖4B）。
圖(tu)4. 每(mei)個采樣(yang)點不同施肥方式(shi)下土(tu)壤(rang)中細菌(jun)在門水(shui)(shui)平上(shang)(shang)的(de)組成，收(shou)獲(huo)時間(jian)為第79天（A）。每(mei)個采樣(yang)點不同處(chu)理(li)方式(shi)下土(tu)壤(rang)中細菌(jun)在屬水(shui)(shui)平上(shang)(shang)的(de)Shannon指數動態(tai)，收(shou)獲(huo)時間(jian)為第79天（B）。CK、CF和CM分別代表無肥料(liao)、化肥和豬糞堆肥的(de)水(shui)(shui)稻(dao)田中的(de)不同處(chu)理(li)方式(shi)。
抗生素抗性基因（ARGs）與微生物(wu)的共(gong)存(cun)
對不同處理土(tu)壤(rang)中的ARGs、MGEs和(he)微(wei)生物(wu)屬(shu)進行相(xiang)關性分析（圖5）。對照組有40個(ge)節(jie)點與(yu)47條(tiao)(tiao)連接(jie)(jie)線，CF處理組有66個(ge)節(jie)點和(he)71條(tiao)(tiao)連接(jie)(jie)線，CM處理組有118個(ge)節(jie)點和(he)164條(tiao)(tiao)連接(jie)(jie)線。施用化(hua)肥(fei)和(he)豬(zhu)糞(fen)堆(dui)肥(fei)顯(xian)(xian)著增加(jia)水稻土(tu)中核(he)心(xin)(xin)ARGs與(yu)微(wei)生物(wu)屬(shu)，豬(zhu)糞(fen)堆(dui)肥(fei)效(xiao)果更(geng)顯(xian)(xian)著，核(he)心(xin)(xin)基(ji)因和(he)關鍵(jian)細(xi)菌因處理而異。在施豬(zhu)糞(fen)堆(dui)肥(fei)的土(tu)壤(rang)中，intI1和(he)tnpA為核(he)心(xin)(xin)基(ji)因，與(yu)多個(ge)細(xi)菌屬(shu)相(xiang)關，表明ARGs流動性更(geng)高。堆(dui)肥(fei)處理沒有顯(xian)(xian)著改變糞(fen)便中tetG相(xiang)對豐度(du)，tetG易成施豬(zhu)糞(fen)堆(dui)肥(fei)土(tu)壤(rang)核(he)心(xin)(xin)基(ji)因之一，會(hui)隨相(xiang)關細(xi)菌屬(shu)進入土(tu)壤(rang)。
圖5. 不(bu)同處(chu)理下ARGs、MGEs和(he)微(wei)生(sheng)物屬級(ji)(ji)分(fen)(fen)類群之間的(de)(de)共存(cun)網絡分(fen)(fen)析，相關系(xi)數（Spearman’s ρ）> 0.7，p < 0.05，N=36，n>=6。方形代表(biao)屬級(ji)(ji)細菌。圓形代表(biao)ARGs和(he)MGEs。節點(dian)顏色代表(biao)主要目標抗生(sheng)素(su)，節點(dian)大小與相應基因和(he)微(wei)生(sheng)物屬級(ji)(ji)分(fen)(fen)類群的(de)(de)頻率相關。CK、CF和(he)CM分(fen)(fen)別(bie)代表(biao)無(wu)肥(fei)料(liao)(liao)、化學肥(fei)料(liao)(liao)和(he)豬糞堆肥(fei)的(de)(de)水(shui)稻田中的(de)(de)不(bu)同處(chu)理。
總結(jie)
水稻(dao)(dao)(dao)(dao)幼苗(miao)在(zai)(zai)分蘗期積累了大(da)(da)量的(de)(de)(de)(de)ARGs，這可能是控制稻(dao)(dao)(dao)(dao)田(tian)中(zhong)(zhong)ARGs積累和擴散的(de)(de)(de)(de)關鍵(jian)步驟。施(shi)用(yong)糞(fen)肥(fei)顯著增加了土(tu)壤和水稻(dao)(dao)(dao)(dao)地下(xia)部分的(de)(de)(de)(de)ARGs多樣性和豐度，但對(dui)稻(dao)(dao)(dao)(dao)米中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)ARGs影響不(bu)大(da)(da)。稻(dao)(dao)(dao)(dao)米中(zhong)(zhong)ARGs的(de)(de)(de)(de)來源仍需進一(yi)步探索。目前(qian)的(de)(de)(de)(de)研究(jiu)發現，糞(fen)肥(fei)攜帶的(de)(de)(de)(de)ARGs從土(tu)壤遷移(yi)到水稻(dao)(dao)(dao)(dao)植株，以及ARGs從水稻(dao)(dao)(dao)(dao)幼苗(miao)到稻(dao)(dao)(dao)(dao)米和土(tu)壤的(de)(de)(de)(de)存在(zai)(zai)潛(qian)在(zai)(zai)雙(shuang)向(xiang)轉移(yi)。這些(xie)發現為評估稻(dao)(dao)(dao)(dao)田(tian)中(zhong)(zhong)ARGs的(de)(de)(de)(de)風險提供了基礎信息
