随着抗生素的大量生产和使用,其在环境介质中的残留及生态效应已经引起人们的广泛关注。虽然环境中残留的抗生素只有痕量水平,不足以杀死微生物,但长期暴露仍然可能影响环境微生物的功能系统,进而影响其生理生化性能,甚至可以诱导抗性基因的产生。本论文以环境检出率较高的红霉素作为抗生素的代表,以课题组前期筛选的菲降解菌GY2B(Sphingomonas sp)为研究对象,围绕抗生素胁迫环境下降解菌GY2B的微观形貌、细胞活性及多环芳烃降解关键酶基因、蛋白表达差异等方面开展研究,以期为正确认识和评价抗生素的环境风险提供理论依据。主要发现如下:(1)红霉素对降解菌GY2B的毒性作用呈浓度依赖性。红霉素浓度高于0.25 mg/L即会抑菌细菌的生长和菲的降解。红霉素的胁迫作用对细胞形态及其内部结构均表现出不利的影响,并且红霉素浓度越高,细胞形态变化越严重。在低浓度红霉素胁迫下,虽然细胞质密度降低,但是细胞的完整结构以及遗传物质等内含物仍可保证菌株的功能,实现对菲的降解去除。而高浓度红霉素胁迫时其毒性作用使得菌株几乎无降解能力。(2)红霉素胁迫作用将改变降解菌的细胞活性,诱导细胞凋亡,并呈现出浓度相关性。流式细胞术分析显示:红霉素浓度高于1 mg/L时,死亡细胞所占比例增加,活性细胞比例减少,细胞完整性遭到破坏。红霉素浓度高于25 mg/L时会导致细胞质膜通透性增大,细胞膜电位降低并且细胞会发生去极化现象,诱导细胞凋亡。(3)红霉素胁迫可显著改变降解菌的蛋白表达,尤其是降解相关的蛋白表达量下调,包括多环芳烃双加氧酶铁氧还蛋白还原酶、儿茶酚2,3-双加氧酶、多环芳烃双加氧酶小亚基、谷胱甘肽转移酶、LysR家族转录调控子等。经谱库鉴定分析,多环芳烃双加氧酶铁氧还蛋白还原酶主要影响芳香环的开环氧化,儿茶酚2,3-双加氧酶与菲降解过程中将儿茶酚氧化成二氧化碳和水有关,Lys R家族转录调控子能够激活靶降解基因。当红霉素胁迫浓度增加至25 mg/L时,双加氧酶类差异蛋白种类减少,表达量下调,增至100 mg/L时,无法检测到相关差异蛋白的产生,降解菌体内不存在与多环芳烃降解相关的蛋白。红霉素胁迫作用将改变环境降解微生物的细胞完整性、膜通透性以及功能蛋白的表达,进而影响功能微生物的生理功能,但这种影响存在明显的浓度相关性,因此,在评价抗生素的环境风险时,应结合浓度水平进行分析,避免高估其风险。