本研究构建了一种集成了模拟日光辐照的新型藻菌共生反向扩散生物膜反应器系统（命名为UV-MABAR），旨在模拟自然太阳光条件下，同步高效去除水体中的抗生素（以磺胺甲噁唑SMX为代表）及抗生素抗性基因，并维持系统内功能性微生物群落的稳定。
在对照实验中，不含藻类的系统（UV-MABR）表现出更高的界面排斥能垒，其生物膜内的能量代谢（ATP合酶活性，p < 0.01）和DNA修复相关基因簇受到显著抑制，导致生物膜结构失稳，功能受损。这直接造成SMX的出水浓度累积峰值高达138.11 ± 2.34 μg/L，去除效果有限。
与之形成鲜明对比的是，UV-MABAR系统展现出卓越的协同去除效能。首先，藻类的存在促进了胞外聚合物中酪氨酸类荧光基团的动态猝灭，这降低了EPS与SMX分子芳香环的络合潜力，从而提高了SMX的生物可利用性。结合模拟日光的作用，系统实现了高达70.75% ± 3.21%的SMX非生物光降解效率。这种高效的源头削减，从根本上抑制了抗生素抗性基因的选择压力与增殖途径。定量PCR分析表明，与MABR对照组相比，UV-MABAR系统中两种关键的磺胺类抗性基因（sul1 和 sul2）的表达量分别呈现-1.9 log₂倍和-1.1 log₂倍的显著下调。
藻类活动对维持生物膜健康结构至关重要。在模拟日光压力下，UV-MABAR系统中的藻类有效缓解了辐照诱导的细菌蛋白质二级结构变化，即抑制了α-螺旋向（β-折叠+无规卷曲）的构象转变，从而减弱了生物膜基质的过度压实，有利于物质传输和代谢活动。更为关键的是，藻类的增殖上调了细菌中负责DNA损伤修复的关键基因recA的表达（增加1.7倍）。这种上调不仅保障了细菌基因组尤其是负责SMX等污染物分解代谢的功能基因簇的完整性，防止了因DNA损伤导致的内源性物质释放和细胞裂解，也间接维护了生物膜整体的代谢功能和群落稳定性。
原文及链接：Reduction of antibiotics and antibiotic resistance genes in simulated-sunlight-supported counter-diffusion bacteria-Algae biofilms: Interface properties and functional gene responses
