近日，同济大学环境科学与工程学院陈银广教授团队在环境微生物代谢调控领域取得重要突破，在Nature子刊《自然-水》（Nature Water）连续发表两项关于污水处理中生态风险与绿色工艺的创新研究成果，分别揭示了抗生素抗性基因传播的内源驱动机制，并提出了低碳氮比污水高效脱氮的代谢调控新策略。

成果一：硫化氢是污水抗生素抗性基因传播扩散隐秘推手

抗生素抗性基因（ARGs）通过水平基因转移进行传播，对全球健康构成重大威胁。尽管已知外源胁迫因素会促进接合转移，但内源微生物代谢物在此过程中的作用尚不明确。本研究发现在废水中普遍存在的代谢物硫化氢（H₂S）是一种强效但被忽视的质粒接合促进因子，阐明了一种不同于经典SOS反应的质粒自主激活机制（图1）——RP4质粒利用其编码蛋白Upf32.8（重命名为GlsS32.8）感知细胞内谷氨酰胺水平，触发质粒去抑制，并增强从宿主窃取以谷氨酰胺为核心的代谢过程，从而在H₂S环境下促进接合转移。该研究重新定义了微生物代谢物作为抗性传播关键驱动者的角色，并为理解质粒-宿主相互作用以遏制ARGs扩散提供了重要见解。欧洲科学院院士、牛津大学Timothy Walsh教授在Nature子刊《自然-水》（Nature Water）撰写题为“Hydrogen sulfide causing an AMR stink”评论（图2）。论文第一作者为同济大学环境科学与工程学院黄海宁助理教授，通讯作者为陈银广教授和郭建华教授（昆士兰大学）。

图1.基于GlsS32.8的质粒RP4自激活机制

图2.欧洲科学院院士Timothy Walsh教授的部分评论截图

论文链接：https://www.nature.com/articles/s44221-025-00523-7

成果二：调控微生物代谢促进低C/N污（废）水高效脱氮与温室气体减排

针对低碳氮比（C/N）污（废）水生物脱氮依赖外碳源同时排放大量温室气体的问题，创新提出一种代谢重编程策略（图3），通过引导碳通量进入乙醛酸分流（GS）途径，强化三羧酸循环回补反应，实现低C/N废水高效脱氮并减少温室气体排放，其中总氮去除率提升196.2%、氧化亚氮排放减少51.3%。该效应源于异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶被抑制，导致异柠檬酸积累从而激活乙醛酸分流关键酶异柠檬酸裂解酶，优先启动GS驱动的回补代谢。这种碳代谢重编程策略可降低脱氮有机碳需求，提升碳源利用效率。论文第一作者为同济大学环境科学与工程学院博士研究生彭浩进，通讯作者为陈银广教授。

图3.提出的代谢重编策略简图及其效果

论文链接：https://www.nature.com/articles/s44221-025-00501-z

上述研究工作得到了国家自然科学基金等的资助。