不同品种菜心-土壤系统中典型抗生素的环境行为及机制研究

抗生素作为新型污染物在肉奶蛋等动物性食品中已广泛研究，但在蔬菜等植物性食品中鲜有研究。深入研究土壤-作物系统中抗生素的环境行为与归宿对于促进农业环保学科发展和确保农产品安全具有重要的理论和现实意义。本项目拟以典型抗生素(喹诺酮类、四环素类)为研究对象，通过温室盆栽试验，利用高效液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)检测技术和微生物分子生物学等研究手段，查明不同品种菜心对土壤中典型抗生素的吸收累积特征；探讨高/低吸收累积品种菜心根系吸收和体内代谢典型抗生素的能力差异及其生理生化(根系活力、蒸腾速率、植物酶活性等)控制因素；阐明高/低吸收累积品种菜心对土壤中典型抗生素的环境行为(降解、吸附/解吸)和生物有效性的影响及其与根系分泌物、根际微生物、土壤酶活性等之间的关系。从而揭示高/低吸收累积品种菜心吸收累积典型抗生素差异的机理，为抗污染(即低累积)蔬菜品种选育和土壤污染生物修复提供科学依据。

抗生素作为新型重要污染物在肉奶蛋等动物性食品中已被广泛研究，但在蔬菜等植物性食品研究中鲜见报道。深入研究不同品种蔬菜对抗生素的高低累积差异及其机制对于促进农业环保学科发展和确保农产品质量安全具有重要的理论和现实意义。本项目以喹诺酮类抗生素为研究对象，通过温室盆栽试验，获得了环丙沙星（CIP）高累积菜心（油青四九甜菜心，S）和低累积菜心（油绿粗苔菜心，C）；种质遗传特性分析发现高/低累积基因型菜心种质遗传距离较近，品种间的变异较小；转录组学、生态毒理效应、CIP胁迫下生理生化特征及根际和内生微生物种群结构特征分析均表明高累积菜心抗环丙沙星化胁迫的性能强于低累积菜心；根系结构特征及根系分泌物马来酸含量差异是高低累积吸收的控制因素；根际和内生微生物种群结构多样性及部分固有种属的差异也可能导致吸收累积的高低；同时对菜心体内CIP的代谢产物、代谢基因和耐药基因进行了初步研究。本项目系统揭示两种基因型菜心累积喹诺酮类抗生素差异的机理，为抗污染(即低累积)蔬菜品种选育和土壤污染生物修复提供科学依据。