抗生素抗性基因（ARGs）已成为全球性的重大问题，对环境和公共健康构成严重威胁[1]。水生抗性组的多样性使得ARGs在淡水生态系统中的传播更加复杂[2]。由于高营养负荷和有限的水力交换，湖泊特别容易积累ARGs[3]。加速的富营养化通过增加蓝藻有害藻华（CyanoHAB）的频率、强度和持续时间进一步促进了ARGs的传播[4]，因为蓝藻可以通过其分泌物中的抗菌化合物施加选择压力[5]。尽管之前已有研究关注单细胞蓝藻中的ARGs富集[6]，但形成藻华的物种通常会发展出较大的蓝藻聚集体（CA，>3 μm），这些聚集体与携带多种ARGs的本地细菌紧密互动[7]。先前的研究表明，这些聚集体中的蓝藻与大量附生细菌形成了共生关系[8]。在藻华的发展、维持和崩溃过程中，与藻类相关的细菌起着关键的调节作用。在CA中，蓝藻占据主导地位，而附生细菌可能占总丰度的50%以上，形成高度复杂的群落结构[8]。与自由生活的浮游细菌（PB，0.22~3 μm）相比，CA可能显著重塑ARGs的富集过程，并改变ARGs在营养梯度上的传播风险[9]。
大量证据表明，ARGs的存在是由微生物因素和与移动遗传元件（MGEs）相关的环境选择压力共同驱动的[10]。这一微生物-环境-MGE框架已被广泛应用于解释陆地和水生系统中的抗性组动态[11]。然而，越来越多的证据表明，微生物群落内的生态背景和生态位分化也可能在塑造自然环境中ARGs的流行中起关键作用[12]。宏基因组分析显示，与大型蓝藻菌落相关的细菌组合与附着在较小菌落或自由生活PB上的细菌组合有显著差异[13]，[14]。此外，携带MGEs的ARGs通常具有较高的水平基因转移（HGT）潜力，而垂直基因转移（VGT）则常与自然环境中微生物种群的扩张相关[15]。尽管有这些发现，但关于藻华衍生的CA动态以及微生物组装和生态位分化在富营养化湖泊中调节ARGs进化的程度仍知之甚少。这一差距限制了识别优先策略以减轻ARGs传播以及更广泛评估富营养化背景下生态风险的能力。
在富营养化湖泊中，CA最重要的生态功能之一是其参与氮生物地球化学循环，无论是通过反硝化和异化/同化硝酸盐还原为铵（ANRA/DNRA）来减少NO₃⁻，还是通过固氮作用进行同化[16]。许多研究表明，CA的积累通过提供易分解的有机碳（OC）增强了N₂的产生，创造了缺氧微区，并改变了有机氮的通量[17]。然而，长期的CA积累导致生物可利用OC的增加和NO₃⁻可用性的减少，可能在富营养化湖泊中更有利于DNRA而非反硝化[18]。此外，营养状态还通过C/N比、氧气耗尽以及聚集体内的自养-异养相互作用等因素调节CA介导的硝酸盐分配[19]。关键的是，先前的研究表明，ARGs的表达与功能微生物群落的演替和生化活动对环境变化的适应密切相关[20]。尽管在废水处理系统中已鉴定出本土反硝化细菌是ARGs的转录活性宿主[21]，[22]，但在不同营养梯度下CA中ARGs与特定氮循环基因（NCGs）之间的关联仍大部分未得到解决。
为了阐明CA如何影响富营养化梯度上ARGs的分布和传播，选择了经常发生CyanoHAB和ARGs污染的亚热带湖泊太湖。通过宏基因组测序和宏基因组组装基因组（MAGs）来揭示CA内不同分类单元之间的生态位分化及其生态功能在空间和时间尺度上的演替模式。具体而言，本研究旨在：（i）验证CA在富营养化湖泊中塑造ARGs增殖和传播中的主导作用；（ii）基于生态位分化和微生物组装的生态框架，解析CA中ARGs的异质性；（iii）阐明CA群落的功能特征，以确定调节富营养化湖泊中ARGs动态的关键过程。我们的发现强调了特定蓝藻组成和CA群落功能在决定ARGs分布模式和传播风险方面的重要性，并为缓解全球范围内日益严重的CyanoHABs带来的生态风险提供了新的见解。
