畜牧养殖业中抗生素的长期使用,会导致抗生素残留、动物肠道产生的抗生素耐药细菌、耐药基因伴随粪便排泄及粪肥施用进入养殖区域和农田土壤。由此引发的抗生素耐药性在土壤-植物中的传播和扩散问题已经引起人们的广泛关注。相对于抗生素的环境可降解性和耐药细菌的环境适应性问题,耐药基因由于具有水平转移和难生物降解的特点,可以在环境中持续留存和转移,进而导致细菌多重耐药性产生甚至“超级细菌”的出现,为临床医学带来巨大挑战。因此,耐药基因已被人们视为一种新型的环境污染物。畜禽粪便作为重要的抗生素耐药细菌和耐药基因储库,其施用于农田,会促进土壤微生物耐药性增强,然而,耐药细菌、耐药基因能否进入植物通过食物链传播,相关研究还少有报道。本研究调查了畜禽粪便和施肥土壤中抗生素的残留浓度、耐药基因的分布特点和丰度水平,模拟了农村传统的动物粪便简单堆肥处理过程,追踪了抗生素耐药性在堆肥过程中的动态变化。进一步采用盆栽实验方法,分别在抗生素暴露、粪肥、耐药菌群暴露的环境下栽种蔬菜,通过高通量测序、培养计数手段分析蔬菜内生抗生素耐药细菌的群落变化,同时结合定量PCR技术追踪蔬菜内生细菌中抗生素耐药基因的丰度改变,初步阐明了环境中的抗生素耐药性由畜禽粪便向土壤、蔬菜传播的机制问题。主要创新性研究结果总结如下:1.畜禽粪便和施肥土壤的抗生素残留及耐药基因污染利用ASE-UPLC/MS检测了14种常用抗生素在畜禽粪便及土壤中的残留情况,除常年未施粪肥的土样未测出药物残留外,其它所有样品均同时存在抗生素残留。鸡粪中抗生素药物的平均浓度为3.01²253.66μg kg^-1,猪粪中残留抗生素的平均水平在3.14¹2143.77μg kg^-1,施肥土壤中药物浓度在5.69¹95.17μg kg^-1,低于粪便样品。另外,功能基因芯片GeoChip检测发现,不论是否施肥,土壤中的耐药基因数量、类群多样性都高于鸡粪样品。进一步定量检测耐药基因的丰度发现,鸡粪中耐药基因丰度最高,未施肥土中耐药基因丰度最低,说明鸡粪施肥可以增加土壤中耐药基因的丰度水平。2.简单堆肥过程中抗生素耐药性的动态变化调查了14种抗生素、15种抗生素耐药基因和多重抗生素耐药细菌在鸡粪、猪粪简单堆肥过程中的变化情况。在60天的堆肥周期中,除个别有较高初始浓度的抗生素持续留存外,物料中多数药物的浓度水平大幅下降。细菌培养计数结果显示,堆肥结束后物料中可培养多重耐药细菌的丰度下降了两个数量级,但是其在总可培养细菌中的比例却分别从0.35%上升到1.8%（鸡粪）、0.08%上升到0.45%（猪粪）。对于定量检测的15种耐药基因而言,60天堆肥处理结束后多数基因的相对丰度下降1²个数量级,但是鸡粪中的tetA、tetM、sul2基因,猪粪中的sul1、qnrD、aacC2、mefA基因水平上升,其相对丰度分别达到初始水平的2-100倍。3.抗生素暴露对蔬菜内生细菌耐药性的影响设计了一系列水培实验,分别在四环素、头孢氨苄、磺胺甲恶唑以50%MIC值和MIC值水平的暴露剂量下栽种小白菜,并调查了植物生长、抗生素吸收和蔬菜内生系统抗生素耐药性的变化。结果显示,三种药物均可被小白菜吸收,且在50%MIC值的暴露剂量下可以促进植株生长。随着植株中抗生素的积累,耐药内生细菌的比例从对照处理的0.23%、3.77%和1.26%增加到0.70¹.23%、6.41⁸.29%和6.00⁷.43%。定量PCR检测证实,与三种暴露抗生素的耐药性相对应的tet X、blaCTX、sul1和sul2基因存在于小白菜内生系统中,其丰度随着抗生素暴露剂量的增加而增加。4.粪源多重耐药细菌和耐药基因通过土壤-植物根际向蔬菜内生系统的转移和定植采用盆栽实验,在添加粪源多重耐药菌群、鸡粪肥或有机肥的土壤中分别栽种小白菜和生菜,与对照处理相比,处理组蔬菜的内生系统中对四环素、庆大霉素、红霉素同时耐药的多重耐药细菌的丰度上升了1-2个数量级。比较不同处理的蔬菜样品中内生细菌的群落结构发现,Pseudomonas sp.和Alcaligenes sp.可能是能够从土壤环境进入植株内部定植的细菌类群,存在从粪便-土壤-蔬菜传播抗生素耐药性的风险。蔬菜内生系统中耐药基因的定量检测进一步证实,在土壤中无论是添加耐药菌群或是粪肥,都能促进蔬菜内生系统抗生素耐药基因丰度的增加,且多重耐药菌群的影响作用更加显著。