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Antibiotics | Mangrove Ecosystems as Reservoirs of Antibiotic Resistance Genes

Antibiotics | Mangrove Ecosystems as Reservoirs of Antibiotic Resistance Genes
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该文献系统性地综述了红树林生态系统中抗生素抗性基因(ARG)的分布特征、环境驱动因素及其水平基因转移潜力,为理解抗性基因在自然环境中的传播机制提供了新视角。

 

文献概述
本文《Mangrove Ecosystems as Reservoirs of Antibiotic Resistance Genes: A Narrative Review》,发表于《Antibiotics》杂志,回顾并总结了红树林生态系统中抗生素抗性基因(ARG)的分布、多样性及其与环境因素和人类活动的关系。文献强调红树林既是抗性基因的储存库,也具备自然缓冲功能,但其抗性基因传播风险受人类活动如水产养殖和城市污水输入的显著影响。

背景知识
抗生素抗性基因(ARG)在环境中广泛存在,是全球公共卫生和生态安全的重要挑战之一。近年来,随着高通量测序技术的发展,环境基因组学为追踪ARG的来源、传播路径及其与微生物组的互作提供了新方法。红树林生态系统由于其特殊的沉积环境和微生物多样性,成为研究ARG动态变化的重要自然模型。已有研究指出红树林中ARG的分布与土地利用、水体污染及微生物群落结构密切相关,但尚缺乏系统性综述。本研究填补了这一空白,分析了红树林作为抗性基因储存库的生态功能及其在抗性基因传播中的潜在风险,具有重要的环境与公共卫生研究价值。

 

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研究方法与实验
研究团队通过系统性文献检索(包括PubMed、Scopus、Web of Science等数据库),筛选出2008年至2024年9月期间发表的17项主要研究,涵盖东南亚、南亚、南美及非洲的红树林区域。样本类型包括沉积物(80%)、水体(50%)及共生生物(如虾、蟹、贝类)。检测方法包括qPCR、16S rRNA测序、宏基因组测序等,数据提取涵盖ARG类型、微生物群落结构、环境因子及污染源信息。研究采用叙事性综合分析,未进行定量汇总,以反映不同研究间的异质性。

关键结论与观点

  • 红树林生态系统中广泛检测到四环素类(tetA、tetM)、磺胺类(sul1、sul2)、β-内酰胺类(bla_TEM、bla_CTX-M)及多重耐药基因(mdt、acr)。
  • ARG丰度在沉积物中为10²至10⁶拷贝/克,在水体中为10²至10⁴拷贝/毫升,受水产养殖及城市污水影响显著。
  • 宏基因组研究显示,红树林中携带抗性基因的微生物以变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)及拟杆菌门(Bacteroidetes)为主,且与机会性致病菌如弧菌属(Vibrio)、假单胞菌属(Pseudomonas)和肠球菌属(Enterococcus)高度相关。
  • 红树林沉积物中移动遗传元件(MGE)如质粒、转座子和基因盒频繁共现,表明水平基因转移风险较高。
  • 季节性变化和沉积物特性(如有机质、盐度、颗粒大小)显著影响ARG的分布与丰度,雨季丰度普遍上升,远离污染源区域则丰度下降。
  • 尽管红树林具备自然过滤和微生物竞争性抑制功能,高强度人类活动仍可突破其自然缓冲能力,导致ARG的持续扩散。

研究意义与展望
本研究强调红树林在抗生素抗性基因生态传播中的双重角色:既是储存库,也是潜在传播节点。未来研究应标准化ARG检测方法,扩展至全球未充分研究的红树林区域,评估红树林修复对ARG缓解的潜力,并结合宏基因组学与功能实验解析抗性基因的生态影响。此外,研究呼吁采用One Health策略,整合环境、公共卫生与政策制定,以控制抗性基因的扩散。

 

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结语
红树林生态系统在维持沿海生态平衡的同时,也成为抗生素抗性基因(ARG)的重要环境储存库。文献显示,人类活动如水产养殖和城市污水排放显著促进ARG的积累,而自然环境因素如沉积物有机质、盐度及微生物群落结构则影响其传播动态。移动遗传元件的存在进一步提高了抗性基因在微生物间水平转移的风险。尽管红树林具备一定的自然缓冲能力,但其对ARG的抑制作用在高强度污染压力下被削弱。因此,减少抗生素滥用、加强环境监测、保护和修复红树林生态系统,以及跨学科协作是遏制ARG扩散的关键策略。

 

文献来源:
Monthon Lertcanawanichakul, Phuangthip Bhoopong, and Phusit Horpet. Mangrove Ecosystems as Reservoirs of Antibiotic Resistance Genes: A Narrative Review. Antibiotics.
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