郑浩教授课题组与美国麻省大学阿默斯特分校邢宝山教授在ACS Environmental Au上发表了题为“Hormetic effect of pyroligneous acids on conjugative transfer of plasmid-mediated multi-antibiotic resistance genes within bacterial genus”的研究论文（DOI： 10.1021/acsenvironau.2c00056），并成功入选第3卷第2期封面文章。本研究针对多功能土壤改良剂木醋液（pyroligneous acids，PA）削减土壤ARGs污染过程中如何影响抗性基因水平转移（HGT）这一关键科学问题，证实了PA对RP4质粒介导的多重耐药基因在大肠杆菌HB101和NK5449之间的接合转移具有Hormesis效应（即低剂量促进但高剂量抑制），揭示了高剂量的PA由于其抑菌性抑制了RP4质粒接合转移的发生，而低剂量的PA通过诱导细胞内活性氧的产生、促进细胞膜通透性及增加细胞间接触，促进了RP4质粒的接合转移。研究结果为基于PA的土壤ARG污染阻控技术的建立提供了新的科学见解，同时强调了土壤改良剂施用不当时促进ARGs传播扩散的潜在风险。

  抗生素滥用导致的细菌耐药性已成为21世纪威胁人类健康和生态环境安全的重大挑战。粪肥施用、污水灌溉、污泥施肥和垃圾填埋等人类活动导致大量的抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes，ARGs）进入土壤，使得农业土壤成为ARGs的重要储存库。富集于土壤中的ARGs可通过食物链进入人体，进一步加剧抗生素耐药性对人类健康的威胁。因此，有效削减土壤ARGs污染对缓解抗生素耐药性在全球范围内传播并保障全球生态系统健康具有重要意义。生物质热解产物木醋液（pyroligneous acids，PA）作为一种多功能土壤改良剂，可降低土壤盐分和pH，调节细菌群落，灭活植物病原菌，促进作物生长并提高粮食产量。课题组前期研究发现，无论是PA单独施用，还是与生物炭联合施用，均可通过抑制基因水平转移（HGT）、降低重金属共选择压力、调节微生物群落等途径有效降低土壤ARGs丰度，且PA对HGT的抑制是ARGs减少的主要原因。然而，PA对HGT过程的影响机制尚不明确，限制了基于PA的土壤ARG污染修复技术的发展。本研究以携带RP4抗性质粒的大肠杆菌HB101为供体菌、大肠杆菌NK5449为受体菌构建接合转移模型，以废弃木材为原料于450°C下热解制备木醋液原液（PA）为代表，利用平板计数法评估了PA对RP4质粒介导的ARGs在大肠杆菌种内接合转移影响的剂量效应关系（图1）。为进一步明确PA的关键成分及pH对PA影响ARGs接合转移的作用，选择98、130和220°C下PA的三种精馏组分（F1、F2和F3）以及乙酸、2-甲氧基苯酚、2,6-二甲氧基酚和3-甲基-1,2-环戊二酮四种关键代表性成分，并通过调节接合体系的pH，探究了其对ARGs接合转移的影响（图1）。最后，通过探究细菌活性、ROS产生、细胞膜透性、表面形貌、胞外聚合物（EPS）分泌及表面电荷变化，揭示了PA调控ARGs接合转移的分子机制（图1）。本研究将为基于PA的土壤ARG污染阻控技术的建立提供新的科学见解。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenvironau.2c0005