抗生素耐药性已成为重要的环境与公共健康问题，但寒区湖泊中抗生素抗性基因（ARGs）的季节性变化、不同介质的驱动因素及风险水平仍缺乏系统认识。季节性结冰会显著改变湖泊水动力、微生物活动及污染物迁移过程，因此，明确冬季湖冰在ARGs丰度年度循环动态中的作用，对于认识寒区淡水生态系统抗生素耐药性风险具有重要意义。
中国科学院东北地理与农业生态研究所水环境健康与模拟学科组以典型季节性冰封湖泊——查干湖为研究对象，结合全年野外观测、宏基因组测序和可解释机器学习等方法，系统研究了ARGs在冰层、水体和沉积物中的季节性分布、驱动机制及冰封期和融化期的风险变化。研究发现，冬季冰层中ARGs、移动遗传元件（MGEs）及其微生物宿主均显著富集，表明湖冰可能作为抗生素耐药性的季节性储存介质。进一步的驱动因素分析表明，冰层、水体和沉积物中的ARGs受不同机制调控。在冰层中，MGEs是与ARG丰度关联最强的因素，说明低温、低光和水动力相对稳定的冰层可能更有利于ARG相关遗传物质的保存与滞留；而在水体和沉积物中，ARGs则主要受微生物宿主介导的生态过程影响，抗生素、水质条件和藻类可通过改变宿主的生长、群落演替等生态过程，进一步影响ARGs的丰度和分布。春季融冰后，冰层相关ARGs、MGEs及微生物宿主对春季水体表现出一定的潜在来源贡献，ARG相关风险热点由局部区域向湖区内部扩展，同时ARGs、MGEs、微生物宿主及毒力因子之间的生态关联发生明显重组，表明融冰可能推动抗生素耐药性由冬季储存状态向春季潜在再分布状态转变。
研究进一步提出了冰封湖泊抗生素耐药性的全季节多介质分布框架，即开放水期迁移与水—沉积物交换、冬季冰层储存以及春季融冰后的潜在再分布。该研究揭示了不同环境介质中ARGs驱动机制的季节性转换，深化了对寒区湖泊抗生素耐药性全年动态的认识，并为冰封湖泊抗生素耐药性的全年监测和风险管理提供了理论依据。
图1 冰封湖泊中ARGs全季节多介质分布、储存与再分布的概念框架
相关研究成果发表于国际知名期刊 Water Research（中国科学院一区TOP，IF=12.8）。由水环境健康与模拟学科组的鞠含俞副研究员为第一作者，张敬杰研究员、苑一凡科研助理为通讯作者等共同完成。研究得到了国家自然科学基金项目（42471089、42361144719）、吉林省博士后择优资助项目（2025000154）、吉林省国际科技合作项目（20240402026GH）及吉林省第七批青年人才托举工程（QT202330）的资助。
论文信息如下：
Hanyu Ju, Yifan Yuan*, Lili Jiang, Chi Song, Jie Li, Shubin Zou, Richard Kipserem Korir, Karina Yew-Hoong Gin, Jingjie Zhang*. Winter ice regulates antibiotic resistance dynamics through seasonal genetic reservoirs across lake compartments. Water Research, 2026.
链接：
https://doi.org/10.1016/j.watres.2026.127053
