新聞科研進(jìn)展
剛毛藻作為水生生態(tài)系統(tǒng)的重要底棲初級生產(chǎn)者，其與細(xì)菌的復(fù)雜關(guān)系不僅影響水生生態(tài)系統(tǒng)的平衡，同時(shí)也驅(qū)動抗生素抗性基因（Antibiotic resistance genes, ARGs）的傳播與演化。盡管前期研究已證實(shí)藻際微環(huán)境是水環(huán)境ARGs賦存與擴(kuò)散的關(guān)鍵生態(tài)位，然而在自然條件下，剛毛藻不同生活階段依賴性溶解性有機(jī)質(zhì)（DOM）釋放如何調(diào)控藻際附生浮游植物與細(xì)菌群落的組裝過程、藻-菌互作模式及其介導(dǎo)的抗性組動態(tài)，目前仍缺乏系統(tǒng)認(rèn)識。
為闡明上述科學(xué)問題，中國科學(xué)院水生生物研究所吳辰熙研究員團(tuán)隊(duì)聚焦于貧營養(yǎng)湖泊-青海湖剛毛藻水華現(xiàn)象，綜合野外調(diào)查與室內(nèi)共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，探究了不同形態(tài)剛毛藻（附著型、漂浮型和腐解型）相關(guān)DOM對其附生群落演化的調(diào)控作用，并重點(diǎn)分析了伴生種群落結(jié)構(gòu)變化對湖濱帶ARGs傳播的影響。研究結(jié)果表明，剛毛藻藻際微環(huán)境在DOM釋放與化學(xué)轉(zhuǎn)化的驅(qū)動下，發(fā)揮著動態(tài)“基因孵化器”的功能。尤其在低氧衰亡階段，DOM組成由易降解的蛋白質(zhì)類物質(zhì)向難降解的類富里酸物質(zhì)轉(zhuǎn)化。該DOM特征驅(qū)動了低多樣性、高功能性的特定附生群落的富集，其中以不動桿菌屬等細(xì)菌為優(yōu)勢類群。與高細(xì)胞密度促進(jìn)水平基因轉(zhuǎn)移（HGT）的預(yù)期相反，本研究發(fā)現(xiàn)藻際微環(huán)境中ARGs的增殖主要依賴垂直基因轉(zhuǎn)移（VGT）。這一機(jī)制可解釋為：DOM介導(dǎo)了對特定細(xì)菌宿主的選擇性富集，其增殖進(jìn)而促進(jìn)了染色體相關(guān)耐藥決定因子的傳播。因此，藻際微環(huán)境積累了獨(dú)特且高度富集的耐藥基因組，而周圍水體中的耐藥基因組則具有更高多樣性且主要由HGT過程主導(dǎo)。
圖1 圖文摘要
圖2 不同形態(tài)剛毛藻DOM組成對水體細(xì)菌群落的影響
該研究成果以“Cladophora drives the evolution of its epiphytic communities and antibiotic resistome in the littoral zone of Qinghai Lake”為題發(fā)表于Water Research（文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2026.125530）。水生所賈佳助理研究員為論文第一作者，吳辰熙研究員為論文通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和青海省重點(diǎn)研究和基礎(chǔ)研究計(jì)劃的資助。