生物安全是饮用水安全保障的重要方面，而水环境中的抗生素抗性基因（ARGs）广泛存在和扩散，诱导加剧细菌耐药性等问题，特别是其与条件致病菌的共存，对饮用水安全造成潜在威胁。目前对我国饮用水源中抗性基因和条件致病菌共存分布状况仍缺乏认识。因此，开展对我国饮用水源中抗性基因和条件致病菌的分布状况的全面调查研究，同时评价现有饮用水厂对其净化效果，可为有效评估和控制饮用水中抗性基因的潜在风险提供科学基础。

      本研究对我国饮用水源中的抗性基因的分布展开调查，采用定量PCR、高通量定量PCR和MiSeq高通量测序等分子生物学手段，检测我国水源中抗性基因的分布特征；同时针对水源中的条件致病菌进行调查，对其与抗性基因的相关性进行分析；选取黄河流域6个重点城市的饮用水厂进出水中抗性基因和条件致病菌的变化进行研究，评价其净化效果。研究内容包括以下三个部分：

      （1）利用荧光定量PCR、高通量定量PCR等分子生物学技术，对全国34个城市64个饮用水处理厂的水源中的抗性基因进行了检测。同时结合MiSeq高通量测序，对饮用水源中的微生物群落进行了解析。在水源样品中检测出了199种抗性基因和可移动遗传元件被检出。发现水源中抗性基因的种类数目在水体类型、流域的地理区域的分类水平上都存在着显著差异（p < 0.01）。广泛分布的高丰度抗性基因包括氨基糖苷类（aadA、aadA2、strB、aadA1、aphA1、aac(6')-Ib、aadA5）、β-内酰胺类（blaIMP）、氯霉素类（cmx(A)、cmlA1）、大环内酯类（mefA、vatE、mphA）、多重耐药性类（mexF、qacEΔ1、qacH、oprD）、磺胺类（sulA_folP、sul2）、四环素类（tetG、tetB）、万古霉素类（vanC、vanSB、vanXD）和其他类型（pncA）。所检测可移动遗传元件，包括两种I类整合子基因（intl1-class1、intl1-clinic）和8种转座子基因（IS613、tnpA-01、tnpA-02、tnpA-03、tnpA-04、tnpA-05、tnpA-07、Tp614），在全国饮用水源样品中广泛分布，说明可移动遗传元件在各种不同类型的水源中均广泛存在。同时发现氨基糖苷类、β内酰胺类、氯霉素类、大环内酯类、磺胺类、四环素类、万古霉素类和多重抗药类抗性基因与I类整合子和转座子显著相关（p < 0.05）。高通量测序发现，不同的水体类型和地理区域对饮用水源中的微生物群落多样性有显著影响（p < 0.01）。微生物群落存在显著的距离衰减效应，这说明其分布受到环境扩散的驱动。使用网络分析方法，在属的水平上分析建立了20种细菌属（Anaerolinea、Brevundimonas、Cloacibacterium、Geothrix、Leucobacter、Limnobacter、Rickettsia、Sinomonas、Syntrophococcus和Turicibacter等）和32种来自8大类抗性基因和1类可移动遗传元件之间的共现关系。

       （2）利用荧光定量PCR和MiSeq高通量测序等技术，对我国水源中的多种水体条件致病菌的出现和分布进行调查。进行了7种条件致病菌（Escherichia coli、Shigella spp.、Mycobacterium spp.、Clostridium difficile、Clostridium perfringens、Bacillus cereus group、Aeromonas hydrophila）的定量PCR检测。Mycobacterium spp.、Clostridium perfringens、Escherichia coli在样品中的丰度较高，检出率为100%。使用高通量测序考察21种条件致病菌，发现Bacillus、Clostridium、Legionella、Acinetobacter、Mycobacterium和Pseudomonas在水源样品中为优势属。不同水体类型之间条件致病菌检出数目存在显著差异（p < 0.01），相对丰度在流域和地理区域分类水平上存在显著差异（p < 0.01）。利用Pearson相关性分析表明Aeromonas hydrophila、Bacillus cereus group、Clostridium perfringens、Shigella spp.、Mycobacterium spp.和Escherichia coli与抗性基因之间存在显著相关（p < 0.05）。

        （3） 利用荧光定量PCR和MiSeq高通量测序等技术，对黄河流域6个城市的饮用水处理系统中抗性基因的变化特征进行了调查和原因解析。在黄河流域尺度上发现抗性基因和可移动遗传元件的绝对丰度在饮用水处理后下降，而相对丰度则没有明显变化，这表明饮用水中残存的抗性基因的潜在污染风险。发现细菌属的分布被可分为四种模式，其中两种优势细菌属（Brevundimonas和Methylobacterium）被发现与出厂水中两种富集的抗性基因（strA和strB）有关。分析发现26种条件致病菌的相对丰度在水厂出水中增加，主要是由于耐氯的Pseudomonas比例上升导致。