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畜禽粪便是宝贵的养分资源,粪肥是其资源化利用的根本措施。施用粪肥是农田抗生素的主要来源,显著提高农田土壤抗生素残留水平以及抗生素耐药基因(ARGs)丰度,其中四环素耐药基因(TRGs)是农田土壤主要的污染物类型之一。在“One-Health”概念下,施用粪肥土壤上生长的植物是土壤ARGs向人类传播的重要媒介。水稻作为我国主粮作物,其生长的灌溉厌氧土壤条件有利于ARGs的持久留存和积累。因此,粪肥受纳土壤上生长的水稻可能面临更高的抗生素耐药性污染风险。然而,迄今有关粪肥施用对土壤-水稻连续体抗生素耐药性风险的研究尚未见报道。因此,本文利用Illimina MiSeq测序及实时荧光定量PCR技术,对江苏省内施用不同有机肥(粪肥、商品有机肥和绿肥)的稻田土壤TRGs(tetB、tetC、tetL、tetM、tetO、tetT、tetX和tetZ)和intI1丰度及细菌群落组成进行定量和表征,比较并阐明了影响有机肥施用稻田土壤TRGs丰度的因素。在此基础上,开展盆栽试验,研究了粪肥施用对成熟期根际土壤-水稻连续体TRGs的影响,探索了粪肥施用对连续体TRGs的潜在影响机制,并验证且明确了四环素(TC)、粪源耐药菌(TRB)对连续体TRGs的影响途径。研究结果可为控制土壤-水稻连续体抗生素耐药性传播、保障稻米质量安全提供重要依据。本文主要结论如下:1.粪肥施用显著提高了稻田土壤TRGs总丰度,主要表现为核糖体保护蛋白基因(tetM、tetO、tetT)及酶修饰基因(tetX)丰度显著增加;而施用绿肥和商品肥对TRGs总丰度没有明显影响。方差分解分析(VPA)表明,土壤理化性质是有机肥(粪肥、绿肥和商品有机肥)施用稻田土壤TRGs丰度变化的决定性因素,其中施用粪肥稻田土壤TRGs丰度变化与土壤电导率增加有关,而全氮和有机质决定了施用绿肥和商品肥稻田土壤TRGs丰度变化。2.取样部位(根际土、根和籽粒)是影响土壤-水稻连续体TRGs丰度的决定性因素,主要表现为TRGs丰度从根际土-根-籽粒逐级递减。tetZ和tetX在根际土、根和籽粒中均表现出绝对的丰度优势,而tetT未在籽粒中检测到,表明水稻植株内TRGs与土壤TRGs是相关联的,同时也受取样部位选择的影响。相较于化肥处理,粪肥施用显著提高了土壤-水稻连续体TRGs丰度,且增幅高于绿肥处理。VPA显示,细菌群落、intI1以及TC浓度三者互作决定了粪肥处理根际土壤TRGs丰度变化,细菌群落是影响根内TRGs丰度变化的最重要因素,而籽粒TRGs丰度变化受细菌群落和intI1影响较小。3.水稻根能够以浓度依赖的方式吸收土壤中的四环素,但并未向籽粒运移积累。四环素暴露显著影响土壤-水稻连续体TRGs丰度,表现为连续体TRGs丰度随TC浓度的增加呈先升高后下降趋势,在50 mg/kg处达到峰值。VPA表明,细菌群落决定了根际土壤TRGs丰度变化,细菌群落、intI1和TC的互作对根际土 TRGs丰度变化也起着重要作用。细菌群落与TC互作是影响根内TRGs丰度变化的主要因素,其次分别是intI1和细菌群落;籽粒TRGs丰度变化受细菌群落、intI1和四环素的影响较小。4.粪源TRB添加降低了根际土和根内TRGs丰度,但对籽粒TRGs丰度影响不显著。四环素与粪源TRB协同提高了根际土、根和籽粒TRGs丰度。TRB组成分析表明,无论土著TRB还是粪源TRB,均不易向水稻植株定殖;但当四环素选择压力存在时,根际土中产生大量新TRB,提高了根际土壤TRGs丰度,同时促进了携带TRGs的植物有益菌(如Bacillus、Paenibacillus、Streptomyces、Bosea、Pseudomonas 和Ralstonia)向根内定殖。另外,四环素诱导根内新TRB(如Brevibacillus、Plesiomonas、Pelomonas和Afipia)产生,也在一定程度上提高了根内TRGs丰度。鉴于籽粒未检出TRB,我们推测籽粒中TRGs丰度的提高可能是根际胞外TRGs经由根系向籽粒传播的结果。综上所述,施用粪肥以不同机制显著提高了土壤-水稻连续体TRGs丰度,其中四环素介导的细菌群落变化以及基因水平转移是粪肥受纳根际土壤TRGs丰度提高的主要途径,细菌群落组成是影响根内TRGs丰度变化的最重要因素,而籽粒TRGs丰度的提高可能是土壤中胞外TRGs向内转移的结果。