随着我国畜牧业的发展,抗菌药物使用量日渐增长。被使用于动物体的抗菌药大部分以原形或代谢物的形式随着粪尿等排泄物进入环境中,环境中残留的抗菌药对环境微生物会造成不可逆转的影响,也会威胁人类健康。氮循环作为生态系统循环的重要组成之一,环境中抗菌药物的残留一定程度上会扰乱环境微生物代谢进而阻碍氮循环进程,影响氮素平衡。群体感应（Quorum sensing,QS）作为细菌间的交流途径,在与其它菌群发生交流以适应所处环境时,对自身以及其它细菌都存在一定的影响作用,能通过调控微生物代谢途径,从而影响氮循环进程。然而QS系统在抗菌药物暴露胁迫下对氮循环进程的影响仍然不确定。本文立足此背景,以常见的抗菌药氟苯尼考（FFC）作为胁迫因子,通过添加外源酰基高丝氨酸内酯类（Acyl-homoserine Lactones,AHLs）信号分子,构建室内水体沉积物模型。分别设置空白组（CK）、氟苯尼考处理组（FF组30μg/L）、氟苯尼考添加AHLs处理组（HF组FFC:30μg/L+AHLs:48μg/L）,每组设置3个重复,于0h、4 h、10 h、1 d、3 d、10 d和20 d采集样品。采用宏基因组学和q PCR等技术分析FFC以及AHLs添加对于沉积物微生物群落结构、功能多样性的影响以及对氮代谢通路的调控作用。结果显示,两个处理组中反硝化关键基因nir S相对丰度最高,FFC添加对nir K有促进作用。空白组与氟苯尼考处理组nir K、nos Z与nir S基因相对丰度在胁迫前10h低于HF组。4个反硝化功能基因丰度在前10 h约为其它时间点的5～10倍。但在10 h时,氟苯尼考处理组的4个基因相对丰度约为HF组的10倍。胁迫1 d以后各组样品基因相对丰度变化趋势各不相同。AHLs的附加提升了沉积物中细菌群落的数量。随着培养时间的延长,样品中FFC含量极显著降低（P＜0.01）,在孵育前1 d,FFC含量在HF组较高,且在4 h及第1 d时HF组中FFC含量降低速率显著高于FF组（P=0.046,P=0.014）,而沉积物中并未检测到氟苯尼考胺。对本实验中沉积物样品进行宏基因组测序,菌群注释结果显示沉积物中优势细菌有变形杆菌门（Proteobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、广古菌门（Euryarchaeota）。与CK组相比,处理组促进了变形杆菌门与广古菌门相对丰度,FF组促进了绿弯菌门丰度而HF组却呈抑制效果。沉积物152个优势菌属中,有64个菌属与氮水平具有显著相关性（P＜0.05）,其中大部分与硝态氮、亚硝态氮呈负相关。功能注释显示,FFC的暴露胁迫显著影响了氮循环相关功能基因序列的总数,添加AHLs减少了FFC对相关功能基因注释序列数目的影响。两个处理组中“能量产生转化”与“氨基酸转运与新陈代谢”功能丰度最高,AHLs的加入会降低菌群部分功能对于FFC的响应。在5个氮代谢的模块中,反硝化占比最高,其次为异化硝酸盐还原。氮循环相关酶中,硝酸盐还原酶丰度最高,其次为亚硝酸盐还原酶,包括固氮酶、NO还原酶、氧化亚氮还原酶、氨单加氧酶等对FFC及AHLs均产生不同程度的响应。此外,氮循环相关功能基因与优势菌属相关性分析表明,许多酶编码基因都与一个以上菌群有显著相关性;功能基因之间相关性分析表明硝酸盐还原酶、硝酸盐/亚硝酸盐转运体与谷氨酸酶编码基因为基因间相关性主要参与者。氮循环中大多数酶编码基因都受到氮水平的影响,其中较多都与硝态氮、亚硝态氮呈负相关,铵态氮和总氮的含量是决定微生物结构的主要环境参数。以上结果表明,水体环境中氟苯尼考残留会迅速改变沉积物中微生物群落结构,影响微生物功能多样性进而阻碍氮循环进程。尽管沉积物样品中FFC在1 d以后未检测到,但对环境微生物也存在长期影响。在FFC暴露环境下添加AHLs使微生物对氟苯尼考的响应有增强或减弱的趋势,AHLs可能通过调控如谷氨酸代谢酶或硝态氮/亚硝态氮转运蛋白等的表达来影响FFC胁迫下沉积物微生物功能菌群的改变。