蔬菜中抗生素积累的微生物奥秘：品种与内生菌的协同作用

《Microbiome》：Variety-dependent seed endophytic bacteria enhance stress tolerance to and bioaccumulation of ciprofloxacin in choy sum (Brassica parachinensis)

研究针对蔬菜抗生素积累问题，探究菜心种子内生菌对环丙沙星（CIP）积累影响，揭示关键机制及意义。

　　# 蔬菜暗藏 “危机”？微生物竟在背后操控抗生素积累！
在我们日常食用的蔬菜中，可能潜藏着危害健康的 “隐形杀手”—— 抗生素。随着抗生素在医疗和养殖领域的广泛使用，大量抗生素残留进入环境，土壤中的抗生素很容易被蔬菜吸收并积累。环丙沙星（CIP）作为常用的广谱抗生素，在土壤中广泛存在，对农产品安全和人体健康构成了潜在威胁。菜心（Brassica parachinensis）作为深受人们喜爱的蔬菜，也容易从污染土壤中积累 CIP。

目前，筛选低积累品种（LAVs）成为保障农产品安全的重要策略，但针对有机污染物尤其是抗生素的低积累品种及机制研究较少。同时，虽然植物相关微生物在植物生长、健康及重金属吸收积累方面的作用已被部分揭示，但它们对植物吸收和积累有机污染物的影响及机制却鲜为人知，特别是种子携带的微生物在这一过程中的作用亟待探索。在此背景下，暨南大学的研究人员开展了相关研究，成果发表在《Microbiome》上。

研究人员选取了菜心的 CIP 低积累品种（LAV）和高积累品种（HAV），通过 16S rRNA 和内部转录间隔区（ITS）基因分析、植物 - 细菌共培养等实验技术，研究了不同 CIP 浓度下种子携带的微生物群落在根中的差异，以及这些微生物对菜心 CIP 积累的影响和机制。

在研究过程中，研究人员首先对种子进行表面灭菌，在无菌系统中培养菜心，添加不同浓度的 CIP（0、0.2 和 1mg/L），之后对根中的微生物进行 16S rRNA 和 ITS 基因扩增子测序，分析微生物群落组成和多样性。同时，进行植物 - 细菌共培养实验，验证关键种子携带微生物的作用。

品种依赖的 CIP 积累

研究发现，随着 CIP 浓度增加，两个品种菜心的 CIP 浓度显著上升，HAV 的 CIP 浓度在根和茎中均显著高于 LAV，根浓度因子（RCF）和转运因子（TF）也更高，且 HAV 的生物量和根长在 0.2mg/L CIP 处理时高于 LAV，表明 HAV 对 CIP 耐受性更强。

品种依赖和种子携带的微生物群落在 CIP 胁迫下的变化

对 HAV 和 LAV 根中的微生物进行测序分析，发现细菌群落受品种和 CIP 浓度共同影响，而真菌群落主要受 CIP 浓度影响。在细菌群落中，HAV 中芽孢杆菌科（Bacillaceae）尤其是芽孢杆菌（Bacillus）的相对丰度显著高于 LAV，而 LAV 中毛螺菌科（Lachnospiraceae）和肠杆菌科（Enterobacteriaceae）的相对丰度更高。

通过零模型分析发现，LAV 在对照处理时细菌群落组装以随机过程为主，而在 CIP 处理下转变为确定性过程；HAV 在所有处理下均以确定性过程为主。此外，共发生网络分析表明，LAV 的细菌群落网络复杂性和连通性更高，而 HAV 的网络模块化和正相关性更强。

品种特异性和种子携带细菌对菜心 CIP 生物积累的影响

核心细菌分析显示，HAV 和 LAV 在应对 CIP 暴露时共享一些核心细菌属，但它们在两个品种中的相对丰度存在差异。相关性分析和结构方程模型（SEM）表明，核心芽孢杆菌与 CIP 积累呈正相关，而未分类的毛螺菌科和肠杆菌科与生物量和 CIP 积累呈负相关。

接种种子携带芽孢杆菌菌株 BpB13 增强菜心 CIP 积累

从 HAV 根中分离出核心芽孢杆菌菌株 BpB13，接种实验表明，BpB13 能显著增加两个品种菜心的生物量、根长、根 / 茎 CIP 浓度和抗氧化酶活性，降低丙二醛（MDA）含量。进一步研究发现，HAV 分泌的苹果酸对 BpB13 有较强趋化作用，促进了其在 HAV 根中的富集。

研究表明，种子携带的细菌在塑造根相关微生物群落和调节作物有机污染物积累方面起着关键作用。HAV 根通过垂直和水平传播途径，分泌高浓度苹果酸特异性富集芽孢杆菌。芽孢杆菌分泌吲哚乙酸（IAA）和铁载体，刺激 HAV 的抗氧化酶活性，增强其对 CIP 胁迫的耐受性。同时，芽孢杆菌促进了有益细菌群落的发展，提高了 HAV 的生物量，尤其是根长，从而增加了根对 CIP 的吸收和积累。

该研究为植物通过植物 - 微生物相互作用积累有机污染物的机制提供了新见解，揭示了不同植物品种可食部分 CIP 差异积累的机制。未来研究可进一步探索微生物调控在减轻农业污染方面的潜力，如筛选和培育能有效减少植物抗生素积累的微生物菌株，或优化植物和土壤微生物群落组成，以降低可食植物组织中抗生素和其他有机污染物的积累。此外，鉴于芽孢杆菌对作物 CIP 积累的增强作用，需要进一步研究其合理使用，确保农产品丰收且污染物积累低。