王允坤博士課題組在抗生素抗性基因控制方面取得新進(jìn)展

近日，山東大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院王允坤博士課題組在抗生素類污染物強(qiáng)化去除及耐藥基因控制等方面的研究取得重要進(jìn)展。相關(guān)結(jié)果在環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)領(lǐng)域兩大頂級(jí)期刊《Environmental Science & Technology》(IF=6.653)和《Water Research》(IF=7.051)上發(fā)表。課題組的研究在國家自然科學(xué)基金資助下完成，并得到山東大學(xué)微生物技術(shù)研究院、Colorado State University和Yale University等合作單位的大力支持。

抗生素的大量使用已造成嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境污染，在長(zhǎng)期的抗生素選擇壓力下，污水處理系統(tǒng)中細(xì)菌耐藥性問題愈發(fā)突出，“超級(jí)細(xì)菌”問題頻見報(bào)道，嚴(yán)重威脅生態(tài)環(huán)境安全及人類健康。進(jìn)一步強(qiáng)化水體中抗生素類污染物的去除，深入了解細(xì)菌耐藥性產(chǎn)生及傳播機(jī)制并開發(fā)有效的耐藥基因去除措施勢(shì)在必行。然而，傳統(tǒng)的污水處理方法對(duì)環(huán)境中抗生素類難降解污染物去除效果并不理想，明晰該類污染物的去除機(jī)制及實(shí)現(xiàn)對(duì)耐藥細(xì)菌及耐藥基因的有效控制仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

課題組以生物電化學(xué)系統(tǒng)為著眼點(diǎn)，對(duì)水體中抗生素類難降解污染物的強(qiáng)化去除機(jī)制及相關(guān)耐藥基因的歸趨等方面進(jìn)行深入探究。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步開發(fā)新型膜過濾分離技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際城市污水處理系統(tǒng)中耐藥基因傳播的有效控制。

課題組成員碩士研究生任少杰等研發(fā)了基于二氧化鈦負(fù)載的聚偏氟乙烯超濾膜光催化膜過濾體系。利用膜過濾技術(shù)有效地截留水體中耐藥細(xì)菌和耐藥基因，并在光催化氧化作用下，進(jìn)一步降解去除膜表面截留的耐藥基因。另一方面，該體系又能有效地去除膜污染，緩解膜過濾系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的膜污染問題。研究還進(jìn)一步探討了耐藥基因的降解機(jī)制，發(fā)現(xiàn)了耐藥基因分布位置的不同造成其在去除過程中難易程度有所差異，并強(qiáng)調(diào)位于質(zhì)粒的耐藥基因去除需要得到更多關(guān)注。美國化學(xué)會(huì)雜志《Chemical & Engineering News》以“Membrane knocks out antibiotic-resistant bacteria”為題進(jìn)行專題報(bào)道(ISSN 0009-2347)，認(rèn)為該項(xiàng)研究體現(xiàn)了膜技術(shù)在耐藥基因控制方面有著巨大的應(yīng)用前景。

課題組還利用生物電化學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)氯霉素的強(qiáng)化去除，并明晰了相關(guān)耐藥基因的變化機(jī)制。通過對(duì)氯霉素降解路徑進(jìn)行解析，揭示氯霉素降解過程中抗生素耐藥基因演變與系統(tǒng)微生物群落變化緊密相關(guān)。微生物群落與抗性基因之間在外源條件脅迫下有著獨(dú)特的演變及相互作用機(jī)制，群落結(jié)構(gòu)變化是導(dǎo)致耐藥基因豐度改變的重要影響因素。此系列研究對(duì)于深入了解耐藥基因在環(huán)境中的傳播機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)菌耐藥性的有效控制起著重要作用。

王允坤博士課題組主要致力于新型膜分離材料和技術(shù)的開發(fā)、抗生素類難降解微污染物及耐藥細(xì)菌、耐藥基因的強(qiáng)化去除等方面研究。到目前為止，發(fā)表SCI論文38篇，其中多篇以第一作者/通訊作者發(fā)表在環(huán)境領(lǐng)域兩大頂級(jí)期刊Environmental Science & Technology(3篇)和Water Research (3篇)上。

【供稿單位：環(huán)境學(xué)院????作者：馬小芳 王英??????????選自山東大學(xué)官網(wǎng)】

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