纳米材料与环境抗生素耐药性:抗性基因流在土壤-植物系统中的迁移与阻断

抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)作为一种新兴污染物正威胁着全球卫生健康,应对抗生素耐药性(antimicrobial resistance,AMR)已成为一项全球性挑战.粪源性ARGs是农业土壤AMR的主要来源,可通过水平基因转移(horizontal gene transfer,HGT)在土壤-植物系统中迅速传播最终进入食物链,威胁人类健康.人工合成纳米材料(engineered nanomaterials,ENMs)和微纳塑料的大规模生产与应用使得环境中ENMs和微纳塑料的浓度持续增加,最终进入环境对土壤-植物系统中ARGs的迁移与传播产生不可忽视的影响.ENMs(如AgENMs、CuO ENMs和TiO2/Ag/GO ENMs等)可通过积累胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)、增加细胞膜透性和上调接合相关基因表达促进ARGs的传播.此外,土壤中的ENMs与微纳塑料可影响土壤微生物抗性组和植物根部形态、结构及根系分泌物等,进而影响抗生素抗性细菌(antibiotic resistance bacteria,ARB)和ARGs从根际向植物的迁移.另有报道显示,CeO2ENMs、Fe2O3@MoS2ENMs和微塑料(microplastics,MPs)具有清除胞内ROS或抑制根系生长控制ARGs传播的潜力.本文将系统阐明ENMs和微纳塑料影响ARGs传播的潜在分子机制,聚焦ARGs在土壤-植物系统中迁移并影响微生物抗性组的微界面过程,探讨阻断抗性基因流迁移的新兴纳米技术,对遏制AMR传播、保障粮食安全与人体健康具有重要意义.