J.Hazard|郭立忠团队为大球盖菌漆酶降解抗生素保证食品安全提供新见解

抗生素在临床和动物养殖中广泛用于预防和治疗细菌感染。但是抗生素在服用后，只有少部分抗生素在体内被吸收和代谢，大部分抗生素将以完整的形式释放到环境中。研究表明，抗生素在环境中具有持续性排放和耐降解性，可视为“伪持久性”有机污染物。环境中潜在的抗生素污染可能会对各种微生物施加选择压，促进抗生素耐药基因(ARGs)不断地向其他细菌传播，导致病原微生物产生耐药细菌，对全球公共卫生和食品安全构成严重威胁。另一方面，研究表明在蔬菜、水果和谷物中已检测到许多ARGs，抗生素在农业生态系统中的广泛存在已对食品安全构成潜在威胁。因此，评估抗生素污染对农产品生长和质量带来的影响至关重要。

草腐菌如双孢菇（Agaricus bisporus）、草菇（Volvariella volvacea）、鸡腿菇（Copyinds comatus）等，是一类常见食用菌。草腐菌的栽培通常以禾本科作物的秸秆和禽畜粪便堆肥产生的发酵料为原材料，以湿润的稻草和木屑覆盖在基质上培养出菇。禽畜粪便残留物通常含有高浓度的抗生素，即使我们在原料制备和堆积发酵过程中通过干燥和泼洒石灰粉的方式抑制、杀灭了一部分有害微生物，但在开放式环境下种植食用菌，发酵料、土壤以及水体中残留的抗生素仍然会与食用菌直接接触，对食用菌产品安全造成不小的危害。

近日，青岛农业大学郭立忠教授团队在环境科学与生态学期刊Journal of Hazardous Materials上发表题为“Transformation of antibiotics to non-toxic and non-bactericidal products by laccases ensure the safety of Stropharia rugosoannulata”的研究论文。该研究以草腐菌大球盖菌（Stropharia rugosoannulata）为研究材料，探究了四环素对大球盖菌生长的影响，解析了大球盖菌降解抗生素的分子机制，评估了抗生素降解产物的潜在毒性，确定了国内7个省份采集的大球盖菌子实体无耐药基因出现，全面评价了抗生素对大球盖菌质量安全构成的潜在风险。

研究结果显示，环境浓度下的四环素不影响大球盖菌菌丝生长，大球盖菌菌丝通过胞外酶的作用，降解四环素产生非抗生素产物，而这种降解产物并不会促进四环素抗性菌株的生长，也不会抑制大肠杆菌的生长，阻止了耐药菌和耐药基因的扩散。进一步的分泌组学分析显示，大球盖菌漆酶SrLAC1和SrLAC9参与抗生素降解。研究人员在毕赤酵母GS115中异源表达并纯化、表征了SrLAC1和SrLAC9，发现SrLAC1和SrLAC9能够以丁香酸SyA和2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐（2,2'-Azinobis-(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate，ABTS)为介质促进四环素类、磺胺类和喹诺酮类抗生素的降解。通过检测国内不同省份商业化的大球盖菌子实体是否存在耐药基因，研究人员发现七组样品中并无耐药基因的存在。

综上所述，大球盖菌具有强大的抗生素降解能力，阻断了耐药基因在微生物间的传播，也降低了耐药基因对自身的污染，保证了子实体的食用安全。该研究首次全面评价抗生素对大球盖菌生产的潜在影响，表征了大球盖菌漆酶SrLAC1和SrLAC9，阐明了SrLAC1和SrLAC9降解抗生素，阻断耐药细菌和耐药基因传播的分子机制，为确保食用菌生产安全，食用菌降解抗生素分子机制提供新见解。

论文链接：

Transformation of antibiotics to non-toxic and non-bactericidal products by laccases ensure the safety of Stropharia rugosoannulata - ScienceDirect