王爱杰团队JHM | 抗生素对微生物反硝化的选择性胁迫：抑制作用、微生物群落结构与功能动态研究取得新成果

近日，王爱杰团队在Journal of Hazardous Materials上发表了题为“Selective stress of antibiotics on microbial denitrification: Inhibitory effects, dynamics of microbial community structure and function”的研究论文（2021, 405, 124366）。论文系统地研究了磺胺甲恶唑（SMZ）、金霉素（CTC）、环丙沙星（CIP）和阿莫西林（AMX）这四种具有不同结构的典型抗生素对生物反硝化过程的短期急性抑制规律，并从反硝化功能基因分布和表达、细菌群落演替规律和功能菌群生态相互作用关系等角度揭示了抗生素对反硝化菌群分布和功能的影响机制。论文第一作者为李智灵副教授、博士生导师，通讯作者为孙凯、王爱杰教授，通讯单位为哈尔滨工业大学城市水资源与环境国家重点实验室。

　　由于应用广泛而难以生物降解，抗生素在环境中存在大量残余。生物脱氮是有效解决水中氮污染的处理技术，作为关键的一步，必然受污水中残留抗生素的影响，然而目前有关抗生素对反硝化过程影响的作用机理方向缺乏系统性的研究。本研究系统地研究了四种常用抗生素（磺胺甲恶唑、氯四环素、环丙沙星和阿莫西林）在不同浓度下对微生物反硝化性能的短期急性应激。研究发现，不同浓度和不同结构的抗生素对反硝化造成了不同程度的抑制。综合反硝化效能和功能基因表达水平发现金霉素的抑制效果较其他三种抗生素效果为最弱。即使在很短时间内（24h）, 抗生素也明显改变了细菌群落的结构和丰度，表现为优势反硝化菌属的丰度大大降低。研究揭示了不同类型和浓度的抗生素通过降低功能菌属的丰度并阻碍功能基因的表达来实现对反硝化效能的抑制，为抗生素对水厂生物处理过程的影响提供了理论基础。