兽药抗生素对植物及土壤微生物影响的研究进展

摘要：基于国内外相关研究，本文概述了兽药抗生素对植物毒理效应和对土壤微生物的干扰作用等相关研究成果，有助于了解抗生素污染对生物安全和粮食生产带来的潜在威胁。

关键词：兽药抗生素；植物；土壤微生物；效应

中图分类号：S859.79 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2013）-01-0173-1

1 兽药市场抗生素销售情况

21世纪以来，随着科技和医疗水平的提高，大量抗生素被广泛投入于人和动物疾病的治疗及预防，这在保障人类健康和促进畜牧业发展方面起了重要作用。据调查，欧盟国家使用的兽药主要是抗生素和杀寄生虫类药物，兽药类抗生素约占所有兽药用量的70%以上。我国是抗生素的生产大国，2003年仅青霉素的产量就达28000t，占世界总产量的60%；土霉素产量为10000t，占世界总产量的65%；多西环素的产量也为世界第一。

2 禽畜抗生素在土壤中的残留状况

兽药抗生素来源畜牧养殖、水产养殖、宠物的排泄物及使用中的损失。研究表明，兽类抗生素药物只有15%可被吸收利用，大约85%未被代谢而以排泄物的形式直接排放至环境中。土壤中抗生素残留水平差异较大，一般在ug/kg和mg/kg等级。Hamscher等研究发现四环素和氯四环素浓度随着土层深度的增加有增加趋势；Martínez-Carballo等研究表明氯四环素在土壤中有较长持久性，在土壤中残留的水平大约为44.1ug/kg～32.3mg/kg。

3 抗生素对作物毒理研究现状

3.1 形态方面

抗生素对于植物的影响，一定程度上取决于植物对于抗生素的吸收，但是不同种类的抗生素在吸收量上有很大的区别。低浓度的土霉素胁迫对拟南芥幼苗的根长和株高显著抑制，但对其幼苗的侧根数量显著促进[1]；有研究表明在马铃薯组织培养中添加20mg/L氨苄西林钠或硫酸链霉素时，能有效抑制红菌染，提高试管苗生长势，缩短繁殖周期，而硫酸庆大霉素和盐酸林可霉素对马铃薯试管苗的生长有明显抑制作用；浓度为300mg/L的头孢霉素能显著促进阔叶猕猴桃外植体的不定芽分化，而大于200mg/L时显著抑制根的生长，羧苄青霉素对生根没有显著影响，但卡那霉素明显抑制生根。

3.2 生理方面

抗生素会对植物产生毒性胁迫。Farkas等发现杂豆和玉米对金霉素耐受性的差异与过氧化物酶（POD）和谷胱甘肽转移酶（GST）的表达有关。但现在还缺乏直接证据，对于植物吸收抗生素和毒性机理了解甚少，因此相关研究很有必要。有相关研究用不同浓度的盐酸氧氟沙星溶液处理水稻幼苗，随着盐酸氧氟沙星浓度的增加，胚乳中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性均呈先升后降的变化趋势，CAT活性逐渐降低[2]。有研究指出丙二醛作为脂质过氧化的产物可以很好反映氧化损伤程度。根中MDA对环丙沙星的响应和增加趋势比芽中明显，表示氧化损伤在根内比芽内更加明显，这与之前对根芽的生长抑制相符合。除了对于一些植物体内重要的酶的影响，有许多研究针对抗生素对于植物叶片内叶绿素的含量的影响。由于叶绿素的含量可以直接影响植物的光合作用，进一步作用于重要的农作物如水稻小麦等的产量，具有重要的生产意义。

4 抗生素对土壤微生物的影响

4.1对土壤微生物呼吸作用的影响

土壤呼吸作用可作为土壤微生物总活性的监测指标，以期为抗生素的环境风险提供实际评价依据。Beck和Thiele采用基质诱导呼吸法研究了磺胺间甲氧嘧啶和土霉素对不同土壤种类微生物呼吸强度的影响，结果可能由于土壤因子（如土壤有机质和矿物种类、含量、pH等）不同，使对抗生素的解吸和土壤吸附能力不同，从而影响抗生素的有效性。大部分抗生素都有其作用的标靶微生物，使标靶微生物受到抑制，土壤中的其他微生物就能获得更多的碳源。综上，抗生素对于土壤微生物呼吸强度影响原因可能使标靶微生物活性受到抑制，其他微生物活性反而增强，释放的二氧化碳增多；也可能是随着时间推移，土壤中微生物的耐受性增强。

4.2 对土壤微生物多样性的影响

目前关于农药造成土壤污染的研究已经较多，但有关抗生素对环境污染影响的研究仍较少。研究表明土壤微生物数目较原始土壤相比发生了变化，细菌数目随着抗生素浓度的升高呈整体减少的趋势。维持在较低浓度范围内的恩诺沙星对于微生物群落并无明显影响，随着浓度的增长，降低微生物群落的生物多样性。虽然在土壤中抗生素的残留量并不是特别高，但其对微生物群落、动物以及植物抗药性和生态毒性是绝对不能忽视的。

参考文献

[1] 杜亚琼，王子成，李霞.土霉素胁迫下拟南芥基因DNA甲基化的MSAP分析[J].生态学报，2011，31（10）：2846-2853.

[2] 朱健.盐酸左氧氟沙星对水稻、玉米、小麦生长及生理特性的影响[D].贵州师范大学（硕士论文），2009（9）.

作者简介：黄婷婷（1992-），女，浙江宁海人，浙江师范大学生化学院生物科学专业2010级学生；李娜（1991-），女，湖南郴州人，浙江师范大学生化学院生物科学专业2010级学生；陆子辰（1991-），女，江西德兴人，浙江师范大学生化学院生物科学专业2010级学生；茹吉（1992-），女，浙江绍兴人，浙江师范大学生化学院生物科学专业2010级学生；周蓓蓓（1993-），女，浙江温州人，浙江师范大学生化学院生物科学专业2010级学生。