科學揭示抗生素高效降解菌應對四環素脅迫的響應機制

近日，中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所耕地質量保育團隊、CAAS-CIAT可持續農業聯合實驗室開展了微生物降解四環素機制研究，探究了真菌、細菌對四環素的降解特性及降解途徑，并基于代謝組學推測了降解菌株對四環素脅迫的代謝響應模式。相關成果發表在《環境污染（Environmental Pollution）》和《微生物（Microorganisms）》雜志上。

據阮志勇副研究員介紹，現代農業生產中，四環素等抗生素能通過多種途徑進入耕地系統，成為土壤中的新型污染物。抗生素暴露會影響土壤中的生物活動和微生物的群落組成，進而影響土壤生態健康和耕地質量，甚至會間接對人體健康造成潛在風險，因此亟須采取有效手段修復抗生素污染。

針對耕地土壤中的四環素污染，根據微生物在降解環境污染物方面具有的環境友好、低能耗、高效率等優勢，研究團隊采用培養組學策略從環境中篩選分離出了豐富的四環素降解菌株資源。研究表明，菌株在受到四環素脅迫和損害后，細胞膜加速從胞外運送營養物質用于氨基酸代謝，產生乙酰輔酶A、琥珀酰輔酶A等進入TCA循環；TCA循環過程中能夠產生大量的核苷酸、氨基酸前體物質用以菌株DNA中四環素外排蛋白、降解酶的表達，排出胞內的四環素并在胞外對其進行降解。因四環素導致的細胞損傷和氧化損傷則由牛磺酸、原卟啉等抗氧化物緩解。該研究對進一步深入了解微生物降解四環素機制具有重要意義。同時為耕地系統中四環素污染的生物修復提供了潛在的微生物資源，為維系耕地質量和健康提供了新的方向和思路。

該研究得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國農業科學院科技創新工程項目的資助。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.envpol.2022.119299

https://doi.org/10.3390/microorganisms1003