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抗生素污染物在水环境中频繁检出，被认为是假持久性污染物。蓝藻具有与革兰氏阴性菌相似的原核细胞结构，对抗生素具有敏感的响应。已有研究发现低浓度抗生素污染物通过毒物兴奋效应对蓝藻产生刺激作用。但目前针对抗生素对蓝藻的调控效应开展的研究主要以单一抗生素为目标物质，鲜见关于混合抗生素对水华蓝藻影响的研究。此外，抗生素污染物对水华蓝藻产生刺激作用的机制尚不明确。本研究从细胞学、转录组学和蛋白质组学水平探讨了混合抗生素(四环素、磺胺甲恶唑、阿莫西林、螺旋霉素和环丙沙星的五元混合物)在其现有水环境污染浓度(ng/L)下，对水华蓝藻模式种铜绿微囊藻的调控效应和机制。研究表明，50～500ng/L的混合抗生素对铜绿微囊藻比生长速率的影响呈毒物兴奋效应所特有的倒U型剂量-效应曲线，其刺激作用在200ng/L时达到峰值。50～400ng/L的混合抗生素暴露显著提高了铜绿微囊藻的细胞密度、Fv/Fm值和微囊藻毒素(MCs)合成能力(p＜0.05)，并导致培养基中的MCs总浓度显著上升(p＜0.05)。而500ng/L的混合抗生素仅对铜绿微囊藻的藻毒素合成能力和培养基中的MCs总浓度具有显著(p＜0.05)刺激作用。
以刺激作用最为显著的200ng/L抗生素处理组为目标实验组，将目标实验组和溶剂对照组的铜绿微囊藻转录图谱进行比较。目标实验组中共有320个基因的表达丰度显著变化，其中206个基因表达丰度上调，114个基因表达丰度下调。与溶剂对照组相比，200ng/L混合抗生素处理组中共有61个蛋白表达量上调，25个蛋白表达量下调。通过对比混合抗生素暴露下差异表达基因谱和差异表达蛋白质谱，筛查出混合抗生素在铜绿微囊藻细胞中的可信作用靶位22个。其中与活性氧清除(MAE_36510和trxA)、光合作用(cpcC1、psaA、psaC、psaD、psaE、psaF、psaL、psaM、psbB和psbF)、氧化磷酸化(ctaCI)、碳固定(cbbL)、电子传递(petB和petD)和生物合成(chlL、chlN、mcnE和mcyC)相关的蛋白及其编码基因表达丰度的上升，表明低浓度混合抗生素通过诱导藻细胞产生氧化应激，刺激了藻细胞的光合作用和碳代谢，增加了细胞内能量合成，从而促进了藻细胞的生长。此外，混合抗生素还通过上调微囊藻毒素合成酶(McyC)及其编码基因(mcyC)，刺激了藻毒素的合成，使藻毒素的浓度上升，增加了铜绿微囊藻的生态危害。本研究结果证实了混合抗生素在其现有的水环境污染浓度下，具有促进蓝藻水华爆发、增加藻华生态危害的潜在可能，并揭示了混合抗生素对水华蓝藻的影响机制。
以刺激作用最为显著的200ng/L抗生素处理组为目标实验组，将目标实验组和溶剂对照组的铜绿微囊藻转录图谱进行比较。目标实验组中共有320个基因的表达丰度显著变化，其中206个基因表达丰度上调，114个基因表达丰度下调。与溶剂对照组相比，200ng/L混合抗生素处理组中共有61个蛋白表达量上调，25个蛋白表达量下调。通过对比混合抗生素暴露下差异表达基因谱和差异表达蛋白质谱，筛查出混合抗生素在铜绿微囊藻细胞中的可信作用靶位22个。其中与活性氧清除(MAE_36510和trxA)、光合作用(cpcC1、psaA、psaC、psaD、psaE、psaF、psaL、psaM、psbB和psbF)、氧化磷酸化(ctaCI)、碳固定(cbbL)、电子传递(petB和petD)和生物合成(chlL、chlN、mcnE和mcyC)相关的蛋白及其编码基因表达丰度的上升，表明低浓度混合抗生素通过诱导藻细胞产生氧化应激，刺激了藻细胞的光合作用和碳代谢，增加了细胞内能量合成，从而促进了藻细胞的生长。此外，混合抗生素还通过上调微囊藻毒素合成酶(McyC)及其编码基因(mcyC)，刺激了藻毒素的合成，使藻毒素的浓度上升，增加了铜绿微囊藻的生态危害。本研究结果证实了混合抗生素在其现有的水环境污染浓度下，具有促进蓝藻水华爆发、增加藻华生态危害的潜在可能，并揭示了混合抗生素对水华蓝藻的影响机制。