环境中广泛存在的抗生素和抗生素抗性基因会导致很严重的人类健康风险。环境中残留的抗生素所产生的选择性压力被认为是抗生素抗性基因出现、存在和传播的最主要因素。但是，很多报道又发现在从来没有使用过抗生素的环境介质中也检测到了抗性基因的存在。抗生素抗性基因主要通过接合、转化和转导的方式在相同种属或者不同种属的细菌之间发生水平转移，从而导致抗性基因在环境中的传播扩散。除了抗生素对抗性基因的筛选作用外，其他环境选择性压力如重金属、消毒剂、洗涤剂、生物杀灭剂和纳米材料等都可以通过增强水平转移来促进抗生素抗性基因在环境中的传播。　　离子液体作为一种“环境友好型”溶剂，已经广泛应用于能源，生物技术，化学合成，化学工程，高分子材料，纳米技术等领域。现在还没有关于离子液体直接在环境介质中检测的报道，但为了预防环境中离子液体的污染，现在很多研究已经开始关注离子液体在环境中的毒理、降解、归趋和环境生态风险。离子液体对细菌的毒理机制主要通过攻击细菌细胞膜的脂质结构使细胞膜受损，引起细胞膜通透性改变甚至改变细胞膜的组成成分。而细胞膜是细菌同属或跨属之间，细菌通过水平转移进行基因交换的重要阻碍。而细胞膜的通透性的增加可以降低细胞膜对细胞与细胞之间相互接触甚至进行基因水平转移的阻碍。到目前为止，离子液体是否可以促进细菌的水平转移从而增强抗生素抗性基因的传播和扩散尚不清楚。　　首先建立了微宇宙环境水样体系，考察离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIm][PF6])作为一种环境选择性压力促进抗生素抗性基因在水环境中的传播扩散。在微宇宙环境水样体系中，离子液体[BMIm][PF6]的暴露显著地促进了intI、sulI和sulII基因含量的升高，并且含量都随离子液体[BMIm][PF6]浓度(0.001-0.5g/L)的增加而增加。但抗性基因sulI和intI含量的增加均不是总细菌量的变化引起的。同时，磺胺类抗性基因sulI和sulII在水环境中的存在和传播的机理存在差异。基因sulI与intI的绝对含量具有正相关性，但基因sulII与intI的绝对含量没有相关性。通过环境水样中筛选的土著菌Alcaligenes sp.（供体菌）和Acinetobacter sp.（受体菌）构建的I类整合子水平转移体系和DNA测序技术证实了sulI在微宇宙环境水样中的传播扩散是由I类整合子介导的，而sulII的传播扩散与I类整合子介导抗性基因传播无关。离子液体[BMIm][PF6]作为一种选择性压力，通过促进I类整合子在环境土著菌之间的水平转移，导致抗性基因sulI和intI含量的增加。　　进一步我们利用分子生物学技术，构建了含质粒RP4的E.coli K12，并以E.coli K12（RP4）为供体菌，选择天津水上公园的环境水样土著菌为受体，构建了相对复杂的具有一定室外水环境条件的水平转移体系。结果发现质粒 RP4介导的水平转移频率随离子液体[BMIm][PF6]浓度(0.001-1.0g/L)的增加而增加，1.0g/L[BMIm][PF6]暴露下的水平转移频率是对照组(0g/L[BMIm][PF6])的60倍。同时，通过定量PCR（q-PCR）技术，首次以多重耐药质粒RP4为指示标志物，动态追踪抗性基因在离子液体[BMIm][PF6]暴露的微宇宙环境水样水平转移体系中的归趋。研究发现质粒RP4水平转移频率的增长趋势和traF基因（质粒RP4指示基因）的增加趋势一致。同时，aphA基因（质粒RP4上携带的卡那霉素抗性基因）的相对含量和traF基因的相对含量呈正相关(p<0.01),这意味着aphA抗性基因的传播扩散是由于离子液体[BMIm][PF6]促进质粒RP4水平转移引起的。本研究充分阐明了离子液体[BMIm][PF6]通过促进质粒RP4介导的水平转移来增强抗生素抗性基因在水环境中的传播。　　同时，在微宇宙环境水样的水平转移体系中，利用16S rRNA测序方法对平板影印法筛选到的接合转化子（质粒RP4土著受体菌）进行了重点考察。发现在环境水样土著受体菌落中，革兰氏阴性菌Acinetobacter spp.,Alcaligenes spp.,Achromobacter spp.和Pseudomonas spp.是主要的质粒RP4受体。而且，革兰氏阴性菌Salmonella spp.中的水平转移频率是革兰氏阳性菌microbacterium spp.中水平转移频率的3倍，这意味着革兰氏阴性菌更容易通过质粒RP4的水平转移获得抗生素抗性基因。值得注意的是，土著受体菌中两株条件致病菌Acinetobacter spp.和Salmonella spp.都是革兰氏阴性菌，这也增加了抗生素抗性基因向人类致病菌传播的风险，从而对公共健康产生更严重的威胁。　　为了研究离子液体促进抗生素抗性基因传播扩散的机理，建立以同属的E.coli DH5α(RP4)和E.coli HB101，跨属的E.coli DH5α(RP4)和Salmonella之间的纯菌接合转移体系，从细胞水平、mRNA基因表达调控水平和蛋白表达水平阐明离子液体[BMIm][PF6]促进质粒RP4接合转移的机理。结果发现四大类离子液体均能促进质粒RP4的水平转移，离子液体[BMIm][BF4]促进质粒RP4接合转移就是离子液体阴、阳离子自身作用的结果，而且不同阴、阳离子促进质粒RP4水平转移的程度不同。　　在同属和跨属接合转移体系中，离子液体[BMIm][PF6]促进质粒RP4水平传播主要是通过接合转移而不是转化。接合转移频率都随离子液体[BMIm][PF6]浓度的增加而增加(0.001-0.5g/L)。质粒RP4在E.coli DH5α和E.coli HB101同属之间的接合转移频率明显要高于在E.coli DH5α和Salmonella enterica跨属之间的接合转移频率，这主要是因为同属接合转移中基因trbK的mRNA表达水平比跨属接合转移中基因trbK的mRNA表达水平低。mRNA基因表达调控水平结果发现离子液体[BMIm][PF6]通过抑制基因korA, korB和trbA的mRNA表达水平来提高接合和跨膜转运基因trbBp和trfAp的表达；增强水平转移基因TraF的mRNA表达水平，并通过增强负调控基因kilA和kilB的mRNA表达水平抑制质粒的垂直传递过程；通过抑制基因trbK的mRNA表达水平降低接合转移体系的排斥效果，从而促进质粒RP4的接合转移。细胞膜通透性（流式细胞仪检测）和蛋白表达研究（SDS-PAGE和噬菌体M13侵染实验）结果表明离子液体[BMIm][PF6]的暴露使受体菌内孔蛋白OmpC和OmpA的表达含量升高，从而增强细菌细胞膜的通透性，有助于降低细胞膜对细菌之间接合的阻碍，使质粒RP4能更容易地跨过受体菌细胞膜而进入受体菌，促进抗生素抗性基因在细菌同属或跨属之间的传播。另外，离子液体[BMIm][PF6]增强了供体E.coli DH5α性菌毛蛋白和受体菌中孔蛋白OmpC和OmpA的表达。这有助于受体菌细胞表面“成孔”，也有助于供体菌性菌毛吸附或进入受体菌，增加细胞与细胞之间的接触，从而增强质粒的接合转移。