土壤中抗生素抗性基因的扩展分布：环境多样性的探索
《2024年抗生素及其抗性基因在环境中的污染、降解和去除研究进展》范文
《抗生素及其抗性基因在环境中的污染、降解和去除研究进展》篇一一、引言随着现代医学的快速发展，抗生素在人类和动物疾病治疗、农业生产和食品加工等领域得到了广泛应用。
然而，抗生素及其抗性基因（ARGs）在环境中的污染问题已经引起了广泛关注。
这些抗生素及其抗性基因可能通过不同途径进入水体、土壤等自然环境，进而对人类健康和生态系统构成潜在威胁。
本文旨在探讨抗生素及其抗性基因在环境中的污染现状、降解机制以及去除方法的研究进展。
二、抗生素及其抗性基因在环境中的污染抗生素及其抗性基因的污染主要来源于医疗废水、农业排放、制药废水等。
这些污染物通过雨水冲刷、地下水渗透等途径进入河流、湖泊等水体，甚至渗透到土壤中，对环境造成潜在危害。
此外，抗生素的长期使用还可能导致细菌产生抗性基因，这些抗性基因可能通过水平基因转移等方式传播，对人类健康和生态系统构成威胁。
三、抗生素的降解机制针对抗生素的降解，目前研究主要集中在生物降解和光催化降解等方面。
生物降解主要通过微生物的代谢活动来实现，其中细菌、真菌和藻类等在降解过程中发挥重要作用。
光催化降解则主要利用光催化剂（如二氧化钛等）在光照条件下将抗生素分解为小分子物质。
此外，还有一些其他方法如高级氧化技术、化学氧化等也被用于抗生素的降解研究。
四、抗性基因的去除方法抗性基因的去除方法主要包括物理法、化学法和生物法。
物理法主要包括高温、紫外线消毒等方法；化学法则是利用化学物质（如氧化剂等）来破坏抗性基因的结构；生物法则主要依靠某些特定的微生物或酶来去除抗性基因。
其中，生物法因其环保、高效等特点受到了广泛关注。
此外，一些新型技术如纳米技术、基因编辑技术等也为抗性基因的去除提供了新的思路。
五、研究进展近年来，关于抗生素及其抗性基因在环境中的污染、降解和去除的研究取得了显著进展。
一方面，研究人员通过分析不同地区的环境样本，揭示了抗生素及其抗性基因在环境中的分布规律和迁移转化机制；另一方面，针对抗生素的降解和抗性基因的去除方法也得到了不断优化和创新。
广谱抗菌素对土壤微生物多样性的影响研究
广谱抗菌素对土壤微生物多样性的影响研究近年来，随着抗生素的广泛应用，人们对抗生素引起的问题越来越关注。
除了对人类健康的负面影响外，广谱抗菌素在环境中的应用也受到了广泛关注。
比如在农业中广泛使用的抗生素渗漏至土壤中，是否对土壤微生物多样性产生影响呢？这是本文要讨论的问题。
土壤微生物是维持土壤生态系统健康的重要组成部分，它们在土壤中发挥着分解有机物质、固氮、提供养分、改善土壤结构等诸多生态功能。
然而，抗生素的滥用导致了耐药菌的出现，这些菌种不仅对人类健康造成威胁，在土壤中也会影响微生物的多样性和数量。
广谱抗菌素是指能对多种细菌起作用的抗生素，如青霉素类、四环素类、氨基糖苷类等。
这些抗生素一旦被使用，会在很短的时间内进入土壤中。
以氨基糖苷类抗生素为例，它们的耐药性基因是利用广谱贡献病毒的跨物种水平基因转移在细菌间传播的。
多种抗生素共同存在时，还会发生协同作用，从而产生更高的耐药性。
研究表明，广谱抗菌素的使用对土壤微生物多样性有不同程度的影响。
一些研究发现，在广谱抗菌素污染下，土壤细菌数量显著降低，种类变少，菌群结构发生变化。
同时，广谱抗菌素可以抑制特定微生物的生长，如固氮细菌和硝化细菌等，从而导致氮元素的循环受到干扰。
一方面，广谱抗菌素的使用对土壤微生物多样性产生了不利影响，可能导致生态系统失衡，还存在以下问题：首先，抗生素的滥用会导致土壤微生物的耐药性增强。
随着抗生素的积累，出现了耐药性菌株，这些耐药性菌群对土壤微生物的生态功能造成威胁。
一旦呈现爆发式增长，就会使生态系统发生质变。
其次，广谱抗菌素的使用也可能导致环境污染。
随着抗生素在土壤中的积累，它们会进入陆地生态系统，从而威胁到地下水和水流。
此外，这些抗生素可以在植物中积累，对植物的生长和发育产生不利影响。
另一方面，我们也需要看到广谱抗菌素的使用对土壤质量的保障。
当农民在耕种时，广谱抗菌素对细菌的杀灭能够有效去除由细菌引起的土壤病原体，从而起到保护植物生长的作用，同时，广谱抗菌素的使用还可以提高植物的产量。
《2024年抗生素及其抗性基因在环境中的污染、降解和去除研究进展》范文
《抗生素及其抗性基因在环境中的污染、降解和去除研究进展》篇一一、引言随着现代医学的进步，抗生素在人类和动物疾病治疗中发挥着至关重要的作用。
然而，抗生素的广泛使用也导致了其在环境中的大量残留，进而引发了抗生素抗性基因（ARGs）的扩散问题。
这些现象不仅对生态环境造成潜在威胁，也对人类健康构成风险。
因此，关于抗生素及其抗性基因在环境中的污染、降解和去除的研究显得尤为重要。
本文将就这一主题展开讨论，并探讨其研究进展。
二、抗生素在环境中的污染现状抗生素在环境中的污染主要来源于医疗废水、制药废水、农业活动和家庭垃圾等。
随着污水处理设施的不足或处理不当，大量抗生素未经有效处理便直接排放到自然环境中，导致水体、土壤和底泥中的抗生素残留量不断上升。
三、抗性基因的扩散与影响抗生素的选择压力促进了抗性基因的扩散和演变。
这些抗性基因可以在细菌之间水平转移，不仅影响人类健康，也可能导致生态环境中的微生物平衡失调。
尤其是那些可以传播至病原体并赋予其抗生素抗性的基因，更是引发了广泛的关注和担忧。
四、抗生素在环境中的降解机制抗生素的降解主要通过生物降解和物理化学过程。
生物降解主要依赖于微生物的代谢活动，包括细菌、真菌和藻类等。
物理化学过程则包括光解、氧化还原反应等。
此外，一些新型材料和技术也被应用于抗生素的降解，如纳米材料和高级氧化技术等。
五、抗性基因的去除方法抗性基因的去除是环境科学和医学领域的重要研究课题。
目前的研究主要集中在以下几个方面：一是通过改进污水处理技术来减少抗性基因的排放；二是利用新型生物技术或纳米技术来直接破坏抗性基因；三是通过改变环境条件来降低抗性基因的存活率。
此外，生态修复技术和农业管理措施也是有效的抗性基因去除手段。
六、研究进展及展望近年来，随着科研人员对抗生素及其抗性基因问题研究的深入，诸多新技术和新方法不断涌现。
比如纳米技术的运用，能有效降解环境中的抗生素；光催化技术和酶工程的应用，有助于高效地破坏抗性基因。
几种典型抗生素药物在水体及土壤中的环境行为及呼吸抑制的研究
几种典型抗生素药物在水体及土壤中的环境行为及呼吸抑制的研究1. 本文概述随着现代医学的快速发展，抗生素药物在治疗各种感染性疾病中发挥着至关重要的作用。
这些药物在环境中的广泛分布和累积已成为一个日益严重的全球性问题。
水体和土壤作为抗生素药物的主要归宿，不仅影响生态系统的平衡，还可能对人类健康构成潜在威胁。
本文旨在探讨几种典型抗生素药物在水体及土壤中的环境行为，特别是它们对生物体呼吸作用的抑制效果。
本文将概述抗生素药物的环境来源、传输途径以及在水体和土壤中的分布情况。
接着，将详细探讨这些药物的环境行为，包括其在环境介质中的吸附、解吸、迁移和转化过程。
本文还将分析抗生素药物对水生和陆生生物体呼吸抑制的影响，评估其生态风险。
通过综合研究和分析，本文期望能够为抗生素药物的环境风险评估提供科学依据，为制定有效的环境管理策略和减少抗生素污染提供参考。
本文的研究结果也将有助于提高公众对这一问题的认识，促进环境保护和可持续发展。
2. 抗生素药物的环境行为抗生素作为广泛应用于人类和兽医学领域的药物，在治疗各种细菌感染方面发挥着重要作用。
随着其使用的增加，抗生素残留物通过各种途径进入环境，尤其是水体和土壤，引起了广泛关注。
本节将详细探讨几种典型抗生素药物在水体及土壤中的环境行为。
抗生素的环境行为受到多种因素的影响，包括其化学性质、环境条件（如pH值、温度、有机质含量）以及生物降解能力等。
例如，一些抗生素在水体中可能因为光解、吸附或生物降解而降解，而在土壤中则可能因为吸附到土壤颗粒或被微生物分解而减少。
在水体中，抗生素的溶解度、挥发性以及光稳定性决定了它们在水环境中的迁移和转化。
一些水溶性较强的抗生素，如青霉素类和头孢菌素类，可能会随着水流扩散，增加了水体生态系统中非靶标生物的暴露风险。
在土壤中，抗生素的行为更为复杂。
土壤的吸附能力会影响抗生素的迁移和分布。
一些抗生素可能会被土壤中的有机质和黏土矿物吸附，从而减少了它们在土壤溶液中的浓度。
畜禽养殖环境中抗生素抗性基因污染与扩散研究进展
畜禽养殖环境中抗生素抗性基因污染与扩散研究进展畜禽养殖环境中抗生素抗性基因污染与扩散研究进展引言：随着畜禽养殖业的快速发展，抗生素的广泛使用逐渐成为不可忽视的问题。
长期以来，在畜禽养殖环境中大量使用抗生素抑制了疾病的发生与传播，提高了养殖效益。
然而，这种方式同时也引发了诸多问题，其中最为直接的问题之一就是抗生素抗性基因的污染与扩散。
本文旨在探讨畜禽养殖环境中抗生素抗性基因的污染程度、机制以及其在环境中的扩散方式，并对未来研究的方向和挑战进行展望。
第一部分：抗生素抗性基因的污染与来源1. 抗生素抗性基因的定义与种类抗生素抗性基因是存在于细菌染色体或质粒中的一类基因，它们能够使细菌对抗生素产生抗性。
常见的抗生素抗性基因包括β-内酰胺酶基因（β-lactamases）、四环素抗性基因（tetracycline resistance genes）、氨基糖苷抗性基因（aminoglycoside resistance genes）等。
2. 抗生素抗性基因在养殖环境中的主要来源抗生素抗性基因的主要来源包括抗生素残留、抗生素使用以及复合肥料等。
抗生素残留是指畜禽养殖环境中使用抗生素后残留在饲料、水源、畜禽排泄物等介质中。
抗生素的过量使用不仅增加了抗生素残留的风险，还促进了抗生素抗性菌株的产生。
同时，抗生素使用还导致大量敏感细菌在病原微生物的压力下转化为具有抗生素抗性基因的菌株，通过基因水平传递，将抗生素抗性基因传播到环境中。
第二部分：抗生素抗性基因的污染程度与影响因素1. 污染程度及分布畜禽养殖环境中的抗生素抗性基因污染程度呈现出高度复杂性。
研究表明，不同地区和不同类型的养殖场的抗生素抗性基因污染程度存在差异。
例如，养殖场周边土壤中β-内酰胺酶基因的含量可能高于内陆地区。
此外，一些研究还发现，抗生素抗性基因在土壤和水环境中的分布比在植物和动物体内更广泛。
2. 影响因素养殖场规模、养殖方式、抗生素使用方式、环境因素等均会对畜禽养殖环境中的抗生素抗性基因污染程度产生影响。
土壤中抗生素污染及修复技术展望探究
土壤中抗生素污染及修复技术展望探究摘要:随着时间的推移，越来越多的人意识到抗生素对土壤的影响。
然而，由于它的隐蔽性和潜在的危害，对它的研究仍然落后于传统的污染防控技术。
本文将深入探讨抗生素对环境的影响，包括它的侵蚀、传播和生态风险，并探讨如何通过植物来修复这些问题，为未来的研究提供指导。
关键词：抗生素；土壤污染；修复技术抗生素是一种常见的化学物质，它可能会污染我们的环境。
这些化学物质通常是由医疗废物、废水、废气、废物、废物等多种因素造成的。
其中，医疗废物通常是指过期的药物，废水、废气、废物等可能会污染我们的健康。
农业上的抗生素可以分为三大类(1)由于兽药的滥用，环境受到严重的破坏；(2)由于滥用抗生素，水产养殖业受到严重的影响；(3)由于滥用药物，动物体内会出现残留物。
例如，在中国，已经批准了十七种抗生素和杀菌剂作为饲料添加剂，而且这些抗生素中，四环素类和奭胺啶类的应用最为普遍。
一、环境中的抗生素（一）抗生素的存在状况抗生素是一类特殊的药物，它们可以通过微生物的作用来抵御疾病，也可以通过化学反应来产生。
一般来说，四环素、喹诺酮、大环内酯以及氯霉素是最常用的抗生素。
其中，CIP是人工合成的喹诺酮类抗生素，它能够有效地抑制革兰氏阳性菌，并且在治疗细菌感染方面发挥着重要作用。
它能够有效地抑制DNA旋转酶和拓扑异构酶的活性，从而阻碍细胞的生长发育，并且具有显著的基因毒性[1]。
抗生素的滥用已经成为影响农业生产的一大障碍，它们不仅会污染土壤，还会渗透到底下水体，对农作物的健康造成极大的威胁。
因此，过度使用粪肥已经成为影响农场抗生素污染的主要因素。
大多数化学物质对水环境的影响很长时间，但少数物质却具有良好的生物降解性。
例如，喹诺酮类抗生素具有基因毒性，它们很难从污泥、土壤或沉淀物中去除，从而导致它们无法被完全分解。
由于污水处理技术的发展，已经能够有效地降低50%以上的排放，从而减少了污水厂出水中抗生素的残留，并且可以有效地将其进行分解和清除，从而达到环境保护的目的。
土壤中抗生素抗性基因的分布及迁移转化
China Environmental Science
土壤中抗生素抗性基因的分布及迁移转化
张 宁,李 淼,刘 翔* (清华大学环境学院,北京 100084)
摘要：为明晰土壤中抗生素抗性基因的存在及传播状况,并为开展抗生素抗性基因土壤污染的风险评价工作提供科学的理论依据.本文根据抗生素抗性
基因存在和转移的理论基础,结合国内外研究进展,详细阐述了土壤中抗生素抗性基因的来源、分布传播及土壤中的丰度和种类变化的研究较为深入,而对其在土壤中的空间分布特征、传播扩散及行为机理等研究工作尚处于起步阶段.因此提出未来土
壤抗生素抗性基因的研究重点应为掌握抗生素抗性基因的空间分布、溯源、迁移转化规律及其关键制约因子,并建立相应的数量关系.
比抗生素更大.近年来,抗生素抗性作为一个重要的 全 球 公 共 卫生 问 题 受 到越 来 越 多 的关 注 [5-6], 并在 2013 年的 G8 峰会上被确定为二十一世纪的主要卫 生安全挑战[7].
目前已发现有 40 种四环素类 ARGs,4 种磺胺类 ARGs 和 10 种 β-内酰胺类 ARGs.抗生素抗性微生物
抗生素被广泛用于预防由细菌感染引起的人类 疾病以及促进养殖场畜禽的生长[1-2],然而研究表明 用于医疗或者动物养殖的抗生素约有 30%~90%以原 药或者代谢物形式排出体[3],在环境中形成了一定积 累[4],并对抗生素抗性的形成了选择压力,进而促进了 抗生素抗性基因(Antibiotic Resistance Genes, ARGs) 的产生和传播.而 ARGs 的传播引起的生态风险可能
关键词：土壤；抗生素抗性基因；分布和传播；水平基因转移
中图分类号：X53
文献标识码：A
抗生素抗性基因在环境中的分布及对人体的危害
场分布及对人体的危害抗生素抗性基因在环境中的抗生素自20世纪被发现以来，就被广泛 地用于人类和动物疾病的治疗，但是随着畜 牧业、养殖业集约化发展，全球出现了抗生素滥用现象。
有研究表明,在医疗、养殖业中广 泛应用的抗生素，约90%会以原药或者代谢物形式经由病人和畜禽的粪尿被排到自然环境中，大量的抗生素使生态环境中的一些微生物产生了严重的抗性基因，抗生素抗性基因( Antibiotic resistance genes , ARGS)不断地 在水、大气、土壤等不同的环境介质中的生物、微生物之间传播与富集,对人类健康与环境安全产生巨大危害。
抗生素抗性基因对人类健康的危害抗生素的发明和使用为人类的历史发展做出了巨大贡献，但是抗生素的滥用现象导 致了很多耐药致病细菌的产生，而且抗药的菌产生速度远远快于人类对新药开发的速 度。
据报道，美国每年超过200万人被细菌感 染的案例中有50%〜70%的病例是由抗生素抗性菌引起的，而欧洲每年则有25000余人死 于多重耐药菌的感染。
2002年的“非典”事件,由于SARS 病毒对大环内酯类(如阿奇霉素 等)、氟喹诺酮类、茁-内酰胺类、四环素类等抗生素具有极大抗性，最后导致全球919人死亡，超过842人感染涉及32个国家和地区，近年来超级细菌的出现更是让人类对其束手无策。
抗生素抗性基因自2006年作为一种新型污染物首次被提出以来，已经引起人们越 来越多的关注，抗生素抗性基因已被世界卫生组织(WHO)作为下个世纪威胁人类健康的最重大挑战。
研究发现,抗生素抗性基因可以通过食物链传递给高营养级的生物。
当人类食用受抗性基因污染的动植物食品及海产品时,抗生素抗性基因就通过陆生、水生动植物食物链的传递进入人体，从而影响人的健康,下图是抗生素抗性基因进入人体途径。
场抗生素抗性基因进入人体途径图抗生素抗性基因在环境中的分布1.水环境水环境中的抗生素主要来源于生活、医疗、药厂和水产养殖业的废水排放，并通过水体流动进入我们的大环境，进而刺激环境中的细菌产生耐药性。
土壤环境中四环素类抗生素残留及抗性基因污染的研究进展_吴楠
收稿日期：2010-03-29录用日期：2010-05-12基金项目：中国科学院知识创新工程重要方向项目（No.KZCX 2-YW -Q 02-05）；国家重点基础研究发展计划（No.2007CB 407304）；中国科学院知识创新工程重大项目（No.KZCX 1-YW -06-03）作者简介：吴楠（1984—），女，硕士研究生，E -mail:wunan 07@;*通讯作者（Corresponding author ），E -mail:minqiao@土壤环境中四环素类抗生素残留及抗性基因污染的研究进展吴楠，乔敏*中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室，北京100085摘要：近年来，致病菌耐药性的增加和扩散已成为全世界关注的热点问题，而人类医疗和畜禽养殖业抗生素的滥用正不断加剧这一问题.众多研究表明土壤环境作为一个巨大的抗性基因储存库，在抗性微生物和抗性基因的传播中起重要的作用，具有潜在的生态与健康风险.在总结国内外最新研究基础上，对土壤环境中典型抗生素-四环素类抗生素的主要污染源以及其在土壤中的基本环境行为等进行了分析，并探讨了土壤中四环素类抗性基因的来源、迁移和扩散及分子检测手段等问题.我国作为抗生素的生产和消费大国，抗生素污染问题较其他国家更为严重，而国内相关研究才刚刚起步，迫切需要开展有关环境中抗生素和抗生素抗性基因污染的系统研究.关键词：四环素；四环素类抗性基因；土壤；耐药性文章编号：1673-5897（2010）5-618-10中图分类号：X 503文献标识码：ATetracycline Residues and Tetracycline Resistance Gene Pollution in Soil:A ReviewWU Nan ，QIAO Min *State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology,Research Center for Eco -Environmental Sciences,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100085Received 29March 2010accepted 12May 2010Abstract ：In recent years,the increasing prevalence of antibiotic -resistant pathogens has become a global hotspot which is exacerbated by the overuse of antibiotics in human medicine and livestock production systems.Soil plays an important role in the spread of antibiotic resistance.As a huge antibiotic -resistance gene pool,soil suffers from the potential risk of antibiotic resistance.This review summarized the pollution sources of one type of typical antibiotics -tetracyclines and their residue levels in soil environment.The potential sources,survival,fate and dissemination of tetracycline resistance genes in soil,as well as the molecular methods used to detect resistance genes have been discussed based on recent published literatures.In China,large quantities of various antibiotics are widely produced and used,however,little is known about the antibiotic resistance in environment.Consequently,it is urgent to carry out a systematic research on environmental pollution of antibiotics and antibiotic resistance.Keywords ：tetracyclines ；tetracycline resistance genes ；soil ；resistance to drug2010年第5卷第5期，618-627生态毒理学报Asian Journal of EcotoxicologyVol .5,2010No .5,618-627吴楠等：土壤环境中四环素类抗生素残留及抗性基因污染的研究进展第5期近年来，由于抗生素在医疗和畜禽养殖业的大量使用所导致的环境污染问题日趋严重，已成为国内外研究的热点之一.进入环境中的抗生素除了会造成化学污染外，还可能会诱导环境中抗性微生物和抗性基因的产生，并加速抗生素抗性的传播和扩散.这些抗性微生物可能会通过直接或者间接接触（如食物链）等途径进入人体，增加人体的耐药性，从而给人类公共健康带来威胁.目前致病菌耐药性的增加和扩散已经成为全球疾病治疗所面临的一个巨大问题.据报告，美国每年有超过两百万人受到抗性病原体感染，14000人最终死亡（Pruden et al.,2006）.而越来越多的证据显示，致病菌耐药性的扩散与环境抗性微生物和抗性基因紧密相关（Zhang et al.,2009c），因此尽快开展环境中微生物抗性的研究工作是十分必要的.早在2004年，Rysz和Alvarez（2004）就将环境中抗生素抗性基因列为环境污染物，之后Pruden等（2006）也将抗生素抗性基因作为一种新型污染物提出.这些抗性基因广泛分布在各个环境介质中，如土壤、表层水环境、沉积物、畜禽养殖场的污水池、畜禽粪便、污水处理厂、地下水及饮用水中，并可通过基因横向转移（HGT）等机制在各环境介质中的微生物之间传播，而环境中拥有HGT这种内在机制的微生物成为一个巨大的抗性基因储存库（antibiotic resistance gene pool）.更重要的是，这些媒介生物体一旦获得抗性基因，特别是那些土著微生物因其能更好的适应本地环境而存活，很可能以超过亲代菌株的效率来扩散这种抗生素抗性（Chee-Sanford et al.,2009）.目前有许多针对各种土壤环境中抗生素抗性微生物和抗性基因的研究（Schmitt et al.,2006;Allen et al.,2009;Chee-Sanford et al.,2009），揭示了土壤环境作为一个巨大的潜在的抗性基因储存库（Schmitt et al., 2006），以及抗性基因扩展和演化的媒介，在抗性微生物和抗性基因的传播和扩散上起了重要的作用.四环素类抗生素（Tetracyclines,TCs）是目前使用最广泛、用量最大的抗生素种类之一，关于其在土壤中的迁移转化等环境行为及抗性的研究在国外已经有文献报道，而在我国这方面工作才刚刚起步，还有待于更加系统深入的研究.本文在总结国内外相关研究基础上，对土壤中四环素类抗生素的污染源、基本环境行为，以及土壤中四环素类抗性微生物和抗性基因的分布、迁移、扩散和分子检测手段等进行了分析和讨论.1四环素类抗生素的概况和消费状况四环素类抗生素是最为常见的一类抗生素，通过阻碍氨酰tRNA与核糖体结合位点的结合来抑制菌体蛋白合成，从而达到抑菌作用，具有较广的抗菌谱和良好的治疗效果，对革兰氏阳性、革兰氏阴性菌、支原体、立克次体和衣原体之类的微生物都具有活性（Chopra and Robertsm,2001）.自上世纪40年代，从链霉菌（Streptomyces aureofaciens）中提取发现了四环素家族的首个成员金霉素（Chlortetracycline,CTC），随后陆续发现的其他四环素类药物也被广泛应用于治疗人和动物的细菌性感染，常用的主要包括四环素（Tetracycline, TC）、土霉素（Oxytetracycline,OTC）、多西环素（Doxycycline,DXC）、美他环素（Methacycline, MTC）等（Jia et al.,2009）.四环素类抗生素除了广泛应用于医疗外，还作为兽药和促生长剂大量用于畜禽养殖业和水产养殖业（Chopra and Robertsm,2001）.据统计，欧共体每年抗生素的消耗量达5000吨，其中四环素类抗生素用量高达2300吨（Hirsch et al.,1999）；90年代中期在美国，每年仅用于养殖业的四环素类抗生素大约有3500吨（Chopra and Robertsm,2001）；在肯尼亚约有14.6吨抗生素用于畜禽生产，其中四环素类抗生素约占总用量的56%（Sarmah et al., 2006）；而在中国，四环素类抗生素已经成为在畜禽饲养业和临床中使用量最大的抗生素之一，以1999年为例，中国一年使用的四环素类抗生素约有9413吨（Hu et al.,2008）；而2003年，中国生产土霉素约10000吨，占当年世界土霉素生产总量的65%（Zhang et al.,2009b）.2四环素类抗生素在土壤环境中的行为2.1土壤中四环素类抗生素的来源四环素类抗生素进入土壤环境的途径有多种，其主要途径按照抗生素用途不同，大体可分为人用和兽用两种：第一，兽用抗生素被认为是土壤环境中抗生素污染的一个主要来源，其进入土壤的途径主要包括：将来自养殖场的含有未分解兽药或兽药中间代谢产物的粪尿直接施入土壤作为有机肥料；养殖场堆粪池、污水池的泄露；兽药生产过程中流失619生态毒理学报第5卷和废弃的药品及容器等（Chee-Sanford et al., 2009）；另外由于抗生素在水产养殖业也被广泛使用，未被水产养殖生物吸收的，以及随粪便排泄的抗生素可能聚积于底泥沉积物，而水产养殖业（如渔场）的底泥常被用作土壤调节剂，其中残留的抗生素也会进入土壤环境（Sarmah et al.,2006）.畜禽粪便施肥被认为是抗生素进入土壤的最主要途径（Mueller et al.,2003）.研究证明由于大部分抗生素难以被动物吸收利用，约25%~75%的抗生素未经代谢而以母体化合物形式随粪尿排出体外（Chee-Sanford et al.,2001），从而在施用粪肥的土壤中长期存在（Hamscher et al.,2005）.目前许多研究都在畜禽粪便中检测到了高含量的四环素类药物残留，一般在mg·kg-1级：Hamscher等（2002）在液体粪肥中检测到四环素含量为4.0mg·kg-1，金霉素为0.1mg·kg-1；张树清等（2005）对我国7省、市、自治区的典型规模化养殖场畜禽粪便的主要成分进行了分析，结果表明猪粪中土霉素平均含量为9.09mg·kg-1，四环素为5.22mg·kg-1，金霉素为3.57mg·kg-1；而在北京地区，万头养猪场猪粪样品的检测结果表明，这3种四环素均有不同程度的检出,其中土霉素浓度范围10.5~513.4mg·kg-1 DW（干重，dry weight），四环素浓度范围12.53~ 77.10mg·kg-1DW，金霉素浓度范围0.0~19.22mg·kg-1DW（沈颖等，2009）.我国是世界上畜禽养殖大国，每年添加到动物饲料中的抗生素超过8000吨（Ben et al.,2008），畜禽粪便的产生量也是相当可观：1998年~2001年全国畜禽粪便产生量分别为18.84亿吨、19.00亿吨、20.10亿吨、21.70亿吨，但在2003年却迅速增加到31.90亿吨，据估算到2010年，全国畜禽粪便的排放量将达45.00亿吨（鲍艳宇，2008）.由于畜禽粪便产生量很大，而80%以上的畜禽粪便没有经过综合处理，直接被施于农田，其生态与环境安全的风险很大，是构成我国抗生素面源污染的主要原因之一（李兆君等，2008）.第二，医用抗生素被认为是土壤中抗生素污染的另一个主要来源，其中医用抗生素主要包括经由病人粪便和尿液排出的抗生素，医院丢弃的过期抗生素及残留在药瓶和器械上的抗生素，医药企业在生产过程中流失的抗生素等（王冉等，2006）.大部分残留的抗生素最终进入医院污水、城市生活污水或医药工厂污水中，但由于现有的水处理技术对污水中的相当一部分抗生素没有明显去除效果，因此无论是否经过处理，只要实施排放，均可导致对地表水，地下水及农田土壤环境的污染（周启星等，2007）.另外来自于污水处理厂残留有抗生素的污泥作为肥料施入土壤，也是土壤中抗生素污染的一个来源（Golet et al.,2002）.据世界卫生组织调查显示，目前我国住院患者抗生素药物使用率高达80%，其中使用广谱抗生素和联合使用两种以上抗生素的占58%，远远高于30%的国际水平；而家庭自备抗生素的也已达80%，与世界其它国家比，我国已成为世界上滥用抗生素最为严重的国家之一（王兰，2006）.2.2四环素类抗生素在土壤中的迁移与降解目前对四环素类抗生素在土壤中环境行为的研究主要集中在几个方面：独立的土壤组分（如土壤粘粒矿物含量、有机质、氧化物等）以及影响因素（如pH、温度、离子强度等），对四环素类抗生素的吸附解吸过程影响的分析（鲍艳宇，2008）.研究表明在广泛的环境条件下，四环素类抗生素在土壤，粘粒，包括沉积物中都有很强的吸附性（Chee-Sanford et al.,2009），其吸附机理主要是离子交换作用，这主要与四环素类抗生素的性质有关（Figueroa et al.,2004）.由于四环素类抗生素较强的吸附性，其在环境中的移动性可能会与肥料和土壤胶体等在环境中的迁移相关（Chee-Sanford et al.,2009）.四环素类抗生素在土壤环境中的降解主要分为生物降解和非生物降解，在一些情况下降解产物还会转化回母体化合物（Sarmah et al.,2006）.一般来说，抗生素在环境中的降解与其化学特性（如水溶性、pH、挥发性和吸附性）、环境条件（如温度、土壤类型、pH等）和剂量有关（王冉等，2006）.四环素类抗生素的非生物降解（如光降解）主要取决于pH值、氧化还原状况和光照，其降解产物的形成主要通过差向异构化，脱水化，质子转移等方式（Halling-Sorensen et al.,2003）.据报道，四环素可在环境中残留超过20天，而土霉素和金霉素因被吸附到粘土矿物和土壤上，受到保护避免了生物降解，因此半衰期相对更长（Kulshrestha et al., 2004）；田间试验结果表明，土霉素能够以超过25μg·mL-1的浓度在土壤中保持生物活性至少40天（Gonsalves and Tucker,1977）；Halling-Sorensen620吴楠等：土壤环境中四环素类抗生素残留及抗性基因污染的研究进展第5期等（2003）研究了土壤间隙水中土霉素的非生物降解，除了差向土霉素（EOTC）外，大部分降解产物的含量相对于母体化合物很少（低于2%），且降解过程中并非所有的土霉素降解产物都会产生，根据降解产物的不同，土霉素在土壤间隙水中的半衰期从2天（EOTC）到270天（beta-apo-OTC）不等.与其他抗生素相比，四环素类抗生素在土壤中持久性强，难于降解，因此也将更容易在土壤中累积，对生态系统和人体健康形成潜在威胁（鲍艳宇，2008）.2.3土壤中四环素类抗生素的检测由于土壤环境基质成分复杂，干扰物质多，而目标化合物的残留浓度通常很低，因此给土壤样品中四环素类抗生素的测定带来很大难度，在测定之前往往需要前处理过程.前处理主要包括提取和净化：从固体基质中提取目标分析物通常采用极性有机溶剂或其混合物或水溶液作为提取剂（如EDTA-McIlvaine提取液）进行超声提取或简单的混合/搅拌；提取液的净化常用固相萃取（SPE）、液-液萃取（LLE）、凝胶渗透色谱及半制备LC等，但大多数情况下采用SPE（李瑞萍等，2008）.在动物源性食品中四环素类抗生素残留的检测方法的基础上，研究者开发了基于环境样品的分析检测方法，绝大多数采用了高效液相色谱与紫外联用（HPLC-UV）、液相色谱与质谱联用（LC-MS）、高效液相色谱与串联质谱联用（HPLC-MS/MS）、及超高液相色谱串联质谱（UPLC-MS/MS）等.这些技术的应用使得环境样品中四环素类抗生素的分析具有较高灵敏度及选择性，有的可达ng·L-1水平（Jia et al.,2009）.然而这些技术作为筛选及鉴定未知物的能力还较低，因此目前主要用于测定已知的目标化合物，且大多数工作集中于环境中母体化合物的测定，对其代谢物的测定较少（李瑞萍等，2008）.2.4四环素类抗生素在土壤中的残留国内外众多研究表明，土壤中四环素类抗生素残留浓度范围从μg·kg-1级到mg·kg-1级不等.早在1981年，Warman和Thomas（1981）就在施用过鸡粪的土壤中发现了金霉素.随后四环素类抗生素在不同土壤，肥料，污泥及沉积物中被相继检出：Hamscher等（2002）在长期施用猪粪尿的土壤中检测残留的抗生素，其中四环素在0~10cm土壤中平均浓度为86.2μg·kg-1，10~20cm为198.7μg·kg-1，20~30cm为171.7μg·kg-1，金霉素在这三层土壤中浓度为4.6~7.3μg·kg-1；在德国的另一项研究表明，在施用过液体肥料的表层土壤中（0~30cm），检测到土霉素，四环素，金霉素的最高浓度分别为27μg·kg-1，443μg·kg-1，93μg·kg-1，在14个取样点中至少有3个样点四环素类含量超过欧盟医药产品排放基准值（100μg·kg-1）（Sarmah et al.,2006）；Aga等（2005）在连续5个月每天喂给牛75mg土霉素后，将牛粪便作为氮肥施入土壤，结果表明粪便施入土壤22天后0~5cm土壤中四环素类抗生素及其代谢产物总浓度为281.34mg·kg-1，70天后总浓度为67.25mg·kg-1，144天后为3.60mg·kg-1；而在水产养殖场的沉积物中土霉素含量竟高达285mg·kg-1（周启星等，2007）.3土壤环境中四环素类抗性基因的污染3.1四环素类抗性基因种类及其耐药机制到目前为止，至少有40多种四环素类抗性基因被发现和命名，包括近40种四环素类抗性基因tet和3种土霉素抗性基因otr（Brown et al.,2008; Roberts,2005;Thompson et al.,2007），标准是如果两个抗药基因编码的氨基酸序列相似性超过80%则被认为是同一种基因（Chopra and Robertsm, 2001）.大约60%的四环素类抗性基因编码泵外排蛋白（efflux pump proteins），可将四环素排出细胞外，从而降低细胞内药物浓度起到保护作用，如tetA、B、C、D、E、G、H、J、K、L、V、Y、Z、A/P等；少数编码核糖体保护蛋白（Ribosomal protection proteins,RPPs），保护蛋白与核糖体结合引起核糖体构型改变，使四环素不能与其结合，如tetM、O、Q、S、T、W、B/P等；另外一些基因编码修饰或钝化四环素类分子的酶（Enzymatic inactivation of tetracyclines），如tetX等；还有个别基因目前尚不清楚其耐药机制，如tetU（Chopra and Robertsm, 2001;Roberts,2005）.3.2土壤中四环素类抗性基因的来源土壤中抗生素抗性基因的来源主要有两种：（1）土壤中固有的抗生素抗性微生物所携带的抗性基因.研究表明，土壤中一些土著微生物本身就能够产生低浓度的抗生素，而其目的是为了帮助621生态毒理学报第5卷微生物更好的适应环境，在环境中生存，比如产生的抗生素可以抑制竞争者的生长等（Martinez, 2008）.然而人为活动的干扰会加速固有抗性微生物和抗性基因的扩散.如四环素类抗生素随畜禽粪便，污水，污泥等进入土壤中，并在土壤中残留，对土壤微生物的耐药性产生选择压力，携带有四环素类抗性基因的具有抗性的微生物存活下来并逐渐成为优势微生物，并不断地将抗性基因传播给其他微生物.研究发现抗生素使用频繁或是受人为活动干扰多的环境中，抗生素抗性基因的浓度要明显高于那些抗生素使用少或是受人类活动干扰少的环境中抗性基因的浓度（Pei et al., 2006）；而且一些研究还发现，环境中抗性基因的水平与抗生素的含量之间往往存在良好的相关性（Peak et al.,2007;Smith et al.,2004）；最近的一项研究发现，自1940年四环素类抗生素被广泛使用以来，土壤中的四环素类抗性基因水平显著增加，2008年土壤中部分基因的含量甚至是70年代土壤中的基因含量的15倍（Knapp et al.,2010）.（2）由外源进入土壤中的抗性微生物所携带的抗性基因.由于畜禽粪便，污水，污泥等通常都残留有较高浓度的抗生素，可能会诱导自身介质中抗性微生物的产生，因此当四环素类抗生素随着这些媒介进入土壤时，这些媒介中所包含的四环素类抗性微生物也一并被带入土壤中，这些抗性微生物可能通过基因横向转移等机制，将携带的抗性基因传播到土著微生物内.例如，四环素在养殖业常被作为促生长剂，长期以亚治疗剂量添加入饲料投喂给动物，由于大部分抗生素都不能被动物吸收，留在体内的四环素会诱导动物胃肠道内抗性微生物的产生，这些抗性微生物会随粪便一起排出体外，并通过施肥等途径最终进入土壤（Chee-Sanford et al.,2009）.如Schmitt等（2006）检测了猪粪中，以及施用猪粪前后的土壤中的四环素类抗性基因，通过对比发现有一部分抗性基因是施肥前的土壤中所没有的，而是猪粪中特有的，因此可以推断这部分抗性基因是由猪粪带入土壤中的；其他一些研究也从动物粪便中分离出四环素类抗性菌株（如粪肠球菌、大肠杆菌等），并检测到四环素类抗性基因（Kobashi et al.,2007; Rizzotti et al.,2009），另外在其他媒介，如污水中（Chee-Sanford et al.,2001;Koike et al.,2007; Peak et al.,2007），污泥中（Zhang et al.,2009a）也都有四环素类抗性菌株和抗性基因的存在.3.3环境中四环素类抗性基因的检测环境中特定的四环素类抗性基因和其宿主细菌的检测，对于进一步评估抗性基因在环境中残留和扩散的模式以及最终对人类公共健康所带来的影响具有非常重要的意义.近年来发展迅速的分子生物学技术因其快速，灵敏，特异性高而被广泛应用于抗生素抗性基因的检测，由于这种技术不需要依赖于微生物的筛选培养过程，因此不只局限于可培养微生物抗性的研究，还能直接对环境微生物中的主体—不可培养微生物的抗性进行检测.目前许多研究主要利用DNA杂交，普通及多重PCR，实时荧光定量PCR，以及DNA芯片等方法对各种环境样品（土壤，水体，沉积物，动物粪便，活性污泥等）进行四环素类抗性基因及抗性微生物的检测.3.3.1DNA杂交DNA杂交技术用于检测特定抗生素抗性基因已有近30年的历史，并且在探针设计和合成方面还在不断改进完善中，一些研究现在仍利用核酸杂交技术（Southern blot）区分同一家族不同种类的四环素类抗性基因，来进行系统命名或识别特定环境中存在的四环素类及其他抗生素抗性基因（Zhang et al.,2009c）.如Agerso和Sandvang （2005）利用该技术证实四环素类抗性基因和class 1整合子可从土壤分离菌株中共转移到大肠杆菌和/或Pseudomonas putida中.另外作为一种重要的非放射性标记方法，荧光原位杂交（FISH）技术也已经成功用于医学上检测抗生素抗性微生物，但关于其用于环境样品中抗性微生物的检测却鲜有报道（Zhang et al.,2009c）.3.3.2PCR方法PCR方法目前被广泛应用于纯菌株和环境样品中各种抗生素抗性基因的检测，如检测肥料中和施肥后土壤中的四环素类抗性基因（Schmitt et al.,2006）.但由于P CR检测中可能会有假阳性结果的出现，因此常常还需配合DNA测序的方法来识别特定的抗性基因.为节省更多时间和精力，有些研究采用多重PCR（multiplex PCR）方法，即应用多对引物在同一个PCR反应体系内，扩增多个不622吴楠等：土壤环境中四环素类抗生素残留及抗性基因污染的研究进展第5期同的抗性基因片段.但这种方法也存在一些缺点，如可能出现假阴性结果，引物间配对造成对反应的干扰，导致特异性差等，尽管如此，多重PCR仍被认为是一种快速简捷的检测各种抗性基因的方法（Zhang et al.,2009c）.Ng等（2001）就利用多重PCR的方法，分4组检测了共14种四环素类抗性基因.3.3.3实时荧光定量PCR近年来越来越多的研究采用实时荧光定量PCR（Real-time quantitative PCR）技术作为研究手段，从数量上更为直观的探讨环境中抗性基因的变化，而且由于这种方法不依赖于微生物培养，因此也能检测不可培养微生物所携带的抗性基因，使最终得到的量化结果更为全面和可信（Smith et al.,2004）.目前使用最多的是基于SYBR Green 荧光染料的定量PCR方法，已被用于多种环境介质中的四环素类抗性基因的定量，如畜禽养粪便（Yu et al.,2005）、猪场周围的土壤（吴楠等，2009）、地下水（Mackie et al.,2006）、底泥沉积物（Pei et al.,2006）、污水处理厂等（Auerbach et al., 2007;Zhang et al.,2009a）；另外一种基于Taqman 荧光探针的定量PCR方法也是常用方法，如用于畜禽养殖场污水池中四环素类抗性基因的定量（Peak et al.,2007;Smith et al.,2004）.3.3.4DNA芯片作为新一代基因诊断技术，DNA芯片（DNA Microarray）的突出特点在于快速、高效、自动化等，在一块芯片上就可同时快速检测出大量基因的存在与否，目前被广泛应用于医学上检测人类致病菌中的抗生素抗性基因（Zhang et al.,2009c）.但DNA芯片技术用于检测环境样品中的抗性基因的报道较少，这主要是由于环境样品基质复杂，一些污染物的存在可能会干扰目标基因的检测，因此样品在检测前还需要复杂的前处理过程（Call, 2005）；另外由于该技术的检测限较低，因此在检测环境样品中抗性基因时，往往还要配合PCR检测方法（Zhang et al.,2009c）.Patterson等（2007）利用DNA芯片技术，从来自欧洲不同国家的土壤和动物粪便样品提取的DNA中检测出23种四环素类抗性基因和10种红霉素抗性基因.3.4四环素类抗性基因在土壤中的传播抗生素抗性基因在微生物之间的传播主要是通过一种叫做基因水平转移（Horizontal gene transfer，HGT）的机制，又称基因横向转移（Lateral gene transfer），是指在不同生物个体之间或单个细胞内部细胞器之间所进行的遗传物质的交流.抗性基因可以整合到一些可移动基因元件（mobile genetic elements）上，如质粒（plasmids）、整合子（integrons）、转座子（transposons）、插入序列（insertion sequences）等，进而能够在共生微生物之间，革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌之间，甚至致病菌和非致病菌之间相互传播（Gogarten and Townsend,2005;Pruden et al.,2006）.基因水平转移机制主要包括（Chee-Sanford et al.,2009）：（1）接合：通过质粒、整合子或转座子等介导的基因片段转移，需要受体细胞和供体细胞的接触.许多研究证实了位于这些可移动基因元件上的抗性基因可以在土壤环境中同属及不同属的微生物之间传播，也可以由来自其他环境的外源微生物进入土壤中的土著微生物内.（2）转导：是DNA经包装进入噬菌体分子内，再通过噬菌体的吸附和注射过程进入其它宿主细胞.由于噬菌体在环境中分布广，数量多（据报道存在于农田根际土壤的噬菌体密度约为1.1×109g-1干土），因此转导可能是土壤系统中重要的基因转移机制.（3）转化：是指细菌细胞从环境中吸收裸露的DNA并通过同源重组等方式将其整合到自身基因组的过程.关于裸露的DNA在环境中的稳定性的研究尽管较少，但已有研究表明裸露的DNA可以吸附到土壤颗粒上，保护其避免受到脱氧核糖核酸酶的降解，在土壤中持留时间从数月到2年不等.这也意味着即便携带抗生素抗性基因的微生物已经死亡，其携带抗性基因的DNA还可释放到环境中并可能在环境中长期存在，并在适当的条件下转移到其他微生物体内（Pruden et al.,2006）.由于基因横向转移机制的存在，使得环境中的抗生素抗性往往难以去除，这一现象也被通俗的称为“来的容易，去的难”（easy-to-get，hard-to-lose）（Salyers et al.,1997）.因此许多研究在很少或者没有抗生素残留的地区也检测到抗性基因（Allen et al.,2009;Rahman et al.,2008），造成这一现象的原因除了可能是环境中固有的抗性微生物携带的抗性基因之外，还可能是历史污染遗留的问题623。
环境抗生素抗性基因研究进展
环境抗生素抗性基因研究进展一、概述随着抗生素的广泛使用，抗生素抗性基因（Antibiotic Resistance Genes, ARGs）在环境中的分布和扩散逐渐成为全球关注的环境和健康问题。
环境抗生素抗性基因不仅可能通过水平基因转移（Horizontal Gene Transfer, HGT）等方式传播给人类病原体，增加疾病治疗的难度，而且可能通过食物链影响人类健康。
研究环境抗生素抗性基因的分布、传播机制、影响因素以及控制策略，对于减缓抗生素抗性基因的扩散、降低抗生素滥用对人类健康的潜在威胁具有重要意义。
近年来，环境抗生素抗性基因的研究取得了显著进展。
研究者们利用宏基因组学、高通量测序等先进技术手段，揭示了环境中抗生素抗性基因的多样性和分布特征。
同时，也深入探索了抗生素抗性基因的传播机制，包括水平基因转移、垂直基因转移等。
研究者们还从环境因子、抗生素使用等多个角度分析了影响抗生素抗性基因分布和传播的主要因素，并提出了相应的控制策略。
当前环境抗生素抗性基因的研究仍面临诸多挑战。
一方面，环境中抗生素抗性基因的多样性、复杂性和动态性使得研究难度增加另一方面，不同环境介质中抗生素抗性基因的研究尚不均衡，部分领域的研究仍需加强。
未来环境抗生素抗性基因的研究应更加注重跨学科合作，整合多种技术手段，深入探讨抗生素抗性基因的生态学行为和健康风险，为制定更加有效的抗生素使用和管理政策提供科学依据。
1. 抗生素抗性基因的定义与重要性抗生素抗性基因（Antibiotic Resistance Genes, ARGs）是指能使微生物对一种或多种抗生素产生抗性的遗传物质。
这些基因可以通过多种途径在微生物间传播，包括水平基因转移、质粒介导的传递等，从而引发抗生素抗性的扩散。
随着全球抗生素使用的不断增加，ARGs的存在和传播已经成为一个严重的公共卫生和生态环境问题。
ARGs的重要性主要体现在以下几个方面：它们对人类的健康构成了严重威胁。
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朱海强
10708051
Content
1、背景、主旨 2、土壤中抗生素抗性因子的探索 3、抗生素耐受性的获得：平行基因转移 4、耐受性的扩大，探索环境多样性 5、总结
抗性因子 扩散的方式 总体阐述
在临床实验中药物失效的情况下，人 们广泛的研究过抗生素的耐药性。现在有越 来越多的证据表明在环境中（如：土壤）生 活的微生物有多种抗药性。近来的功能筛选 和宏基因数据库的增长积累正在揭示：在环 境中存在着意想不到的高密度的抗生素抗性 基因的存在。这些改变了我们现在对抗生素 抗性的理解，并且对于现在的抗菌药物的探 索既是机遇又是挑战。
卡那霉素 新霉素
乙酰化 磷酸化
通过大量的土壤放线菌和那些临床上重要的菌株的类似 的研究确定了其中的分子机制和蛋白质同行现象
糖肽类抗生物万古霉素
VanHAX基因 家族的重编码
肽聚糖的D-Ala-D-Ala的尾部的重编程
三个蛋白
Riesenfeld耐受的DNA片段的比较，功能性的揭 示了抗生素耐受蛋白的存在。 例如：氨基糖苷类抗生素N-乙酰转移酶、O-磷酸转移酶类和已知的四环 素外排泵。 现在，还为氨基糖苷类抗生素丁酰苷菌毒构建了新的耐受决定因子库。
宏基因组领域迅速的扩展发展了我们探索新的陆生和 水生环境的基因多样性的能力
宏基因组需要得为可以展现整个群落的多样性，包括不能 培养的菌株。
一些宏基因 组工程在继 续发展着， 并且他们的 数据库是反 应环境生物 耐受性的信 息的无穷的 宝库
耐受性的扩大：探索环境多样性
基因组序列的出现更加促进了我们对进化的理解。谈到耐受性决定因 子，这些成果揭示了有耐受性的作用的基因，即具有编码有耐受性却不能 充分表达并且因此不能产生表型就像那种耐受性决定因子的前体物质。
eg: 红霉素产生菌Saccharopolyspora erythraea NRRL23338 的基因组内有1%左右的耐受性因子存在。
在很多这些细菌中有缺失的基因的共性说明是来自一个共同祖先的进化。然而， 在一些菌株的同族体中出现整合酶的增加，并且在Salmonella enterica菌株中，已经明 显证明了在临近区域的遗传学迁移出现增加和降低的现象。比较海洋宏基因组序列和 环境数据库的发现在不同的环境地点的β-内酰胺酶的存在，说明了有重要的耐受性因 子存在普遍的扩散性。
这些都显示出了功能性宏基因组方法在抗生素抗性研究中的作用。
Schmitt等人
土壤生物普遍的存在三种抗性基因
土壤中四环素耐受因子
在添加肥料的土壤中发现了5种基因
D‘Costa 等人建立了一个系统性的方法期望能描述使用氨基糖苷类抗生素 作为一种新的研究未来可能在临床上发生的耐受机制的手段。
通过构建数百个成和完全人工合成的抗生素的耐受性，这 是对土壤生物中耐受性的表型的密度的计算的最初尝试。耐受性的表型密度 和从结果概括出的多样性比预期的更大 。还确定了大量的抗生素失活酶，包 括最近发现的在抗生素泰利霉素和达托霉素中存在的新的耐受机制。
B型链霉杀阳菌素的活化就是通过绑定并且随后阻塞细菌的核 糖体出口通道来抑制翻译得到的。
在Staphylococcus aureus菌株中证明的临床耐受性是通过酯酶 Vgb的一种消除机制来切断内酯循环完成的。
这些酶展现了在环境菌株和临床致病菌中多种不同门中菌株中链 阳性菌素裂解酶的明显的系列相似性。分析有效的遗传环境后发现在 很多的致病菌株的可移动遗传元件的出现揭示了相邻菌株的基因转移 是潜在存在的。此外，环境基因组的研究和宏基因组数据库揭示了在 很多的系统发育簇中存在中大量的未知的裂解酶。
土壤微生物之一
抗生素生产菌：一个储藏库和耐性决定因子公认的起源 特点及作用： 1、数量巨大， 1克土壤中有多达10>9微生物 2、现实了用天生可产生抗生素的微生物来改善方法以便治疗传染病 3、在临床上使用的超过80%的抗生素，起源于土壤微生物，它们或是直 接就是天然生产者，或是半合成的衍生物。 尤其是细菌中的放线菌类合成临床上使用的重要化合物的绝大部分。
作用位点：共价的在细胞壁的交联酶的具 活化的丝氨酸羟基残基末端
β-内酰胺类抗生素
最普遍的耐受性机制是通过水解β-内酰胺酶进 行的药物失活，水解的部位是抗生素活性必须 的β-内酰胺(乳胺)环。
机制：丝氨酸依赖性水解和蛋氨酸依赖性水解
A型β-内酰胺酶展现了青霉素绑定蛋白的序列同源性， 据此可以认为β-内酰胺酶进行了进化。
抗生素耐受性的获得：平行基因转移
在细菌的基因的转移可能造就了大量的耐受性的传播。这 种叫做平行基因转移（HGT）的行为经常造成新的代谢途径 中受体产生的可能，结果适应了新的生态学位置。
外பைடு நூலகம்基因的DNA通常通过细菌之间的转化、接合作用和转导得到转移。
介导HGT 产生的转 移基因元
件
质粒 转座子 有整合作用的整合子
在结构上与B型链霉杀阳菌素的不同的A型链霉杀阳菌素是放线菌的自然产物或者由 通过结合在细菌核糖体的肽基转移酶中心后抑制其转录后得到的半合成产物。就像 编码VAT基因一样，通过对抗生素o-乙酰化的Staphylococcus和Enterococcus试验 证明了临床上耐受性的存在。在隔离环境中确定了链霉杀阳菌素的A型乙酰基转移 酶的存在，特别重要的是，作为生长促进剂，这些转移酶在经过链霉杀阳菌素治疗 的家禽体内发现。
CAMERA数据库 摩尔基金海洋微生物序列工程 NCBI提供了一个宏基因组网页
与水生鲸尸体相关的环境 群落的附近区域的数据库
美国和澳大利亚的促生 态学去磷淤泥中群落
来自酸性矿山排水中的农耕 地和生物被摸微生物群落
北太平洋亚热带环流中的浮 游微生物群落的数据库
环境的耐受性多样性和传播性的研究中， 耐受性因子环境中的耐受性蛋白是具有很大价值的 。
由土壤微生物化学战争平衡的精密机制的演化 ，得出： 1、生产抗生素的微生物自我保护机制的共同进化 2、自然选择的有力证据
土壤中抗生素抗性基因的探索
土壤被定义为抗生素耐受因子的仓库，特别是那些能产生抗生 素作为自我保护机制的微生物已经被研究数十年了。
但，有关的机制到70年代才有报道。
在1973年，才在临床病原菌里检测到土壤中的链霉菌属的放 线菌里存在的氨基糖苷类抗生素抗性的两种分子机理。