蚯蚓介导土壤修复：揭示其对环丙沙星与四环素及抗生素抗性基因（ARGs）的去除机制与生态调节作用

　　本研究针对畜牧抗生素残留（如CIP和TET）导致的土壤污染及抗生素抗性基因（ARGs）扩散问题，通过分析蚯蚓对污染土壤的修复作用，发现蚯蚓可显著提升抗生素降解效率、调节微生物群落结构（如增加Bacteroidetes，降低Firmicutes等），并降低ARGs（如qnrA、tet(M)等）和整合子（intI1/intI2）丰度，为土壤生态修复提供关键理论和实践依据。

　　

随着畜牧业和养殖业的快速发展，抗生素被广泛用于预防和治疗细菌感染性疾病。然而，这类药物（如环丙沙星（Ciprofloxacin, CIP）和四环素（Tetracycline, TET））在动物体内吸收率低，大部分以原形或活性代谢产物的形式随排泄物进入环境，尤其土壤系统，造成持久性污染。抗生素残留可强烈吸附于土壤组分，不仅直接抑制微生物活性，还加剧抗生素抗性基因（Antibiotic Resistance Genes, ARGs）的扩散，进而对生态系统和人类健康构成严重威胁。在这一背景下，如何有效去除土壤中的抗生素及ARGs成为环境领域的研究热点。

生物修复作为一种绿色、可持续的技术手段，近年来备受关注。其中，蚯蚓因其能够通过肠道消化作用及与土壤微生物的互作促进有机污染物降解，而被视为土壤生态修复的重要媒介。然而，蚯蚓是否能够通过调节ARGs的丰度来缓解抗生素污染，其内在机制尚不明确。为此，Pallavi Mishra、Dipak Kumar Sahoo、Shaikhul Islam 和 Ashish Patel 等人开展了本研究，系统探讨蚯蚓在CIP和TET污染土壤中对ARGs及土壤酶活性的影响，相关成果发表于《Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology & Pharmacology》。

为解析蚯蚓介导的抗生素污染修复机制，研究人员综合运用了色谱分析技术（用于抗生素残留定量）、宏基因组学（用于微生物群落结构解析）、土壤酶活性检测以及定量逆转录聚合酶链式反应（qRT-PCR，用于精确定量ARGs和整合子丰度）。通过这些技术的整合，团队得以从污染物降解、微生物群落响应和抗性基因传播多个层面评估蚯蚓的修复潜力。

主要研究结果

蚯蚓显著提升土壤中CIP与TET的去除效率

实验结果表明，接种蚯蚓的处理组中CIP和TET的降解率显著高于无蚯蚓的对照组。这说明蚯蚓通过增强土壤微生物活动及自身的消化作用，加速了抗生素的分解过程。

蚯蚓改变土壤细菌群落结构

宏基因组分析显示，蚯蚓的引入导致土壤细菌群落发生显著变化：Bacteroidetes门的相对丰度上升，而Firmicutes、Proteobacteria和Actinobacteria门的丰度下降。这种群落结构的转变可能与抗生素胁迫的缓解和有机物降解能力的增强有关。

土壤酶活性恢复

在CIP或TET污染的土壤中，多种土壤酶活性受到显著抑制。然而，蚯蚓的添加有效逆转了这一趋势，使酶活性恢复至接近正常水平。这表明蚯蚓有助于恢复土壤生态功能。

ARGs和整合子丰度降低

通过qRT-PCR分析发现，蚯处理显著降低了多种ARGs的丰度，包括qnrA、qnrS、tet(M)、tet(O)、tet(A)和tet(Q)。同时，与水平基因转移密切相关的整合子（intI1和intI2）丰度也明显下降，表明蚯蚓可能抑制ARGs在微生物群体间的传播。

结论与意义

本研究阐明，蚯蚓能够通过多种途径缓解抗生素污染对土壤生态的负面影响：包括直接促进抗生素降解、调节微生物群落结构、恢复土壤酶活性以及降低ARGs和整合子的丰度。这些发现不仅深化了对蚯蚓驱动生物修复机制的理解，也为实际应用中利用蚯蚓技术管控农业土壤污染提供了重要依据。未来，进一步研究蚯蚓–微生物互作的具体分子机制，可望推动该技术在更广泛环境修复场景中的应用。