畜禽粪便堆放地土壤中抗生素抗性基因和细菌群落的垂直分布特征

本文通过对养殖场猪粪和鸡粪堆放地0~100 cm土壤样品的采集和分析,研究了长期堆放畜禽粪便对土壤中抗生素抗性基因(简称"抗性基因")和细菌群落结构垂直分布的影响。定量PCR结果表明,与对照土壤相比,猪粪和鸡粪堆放增加了0~100 cm土壤中四环素类抗性基因(tetC、tetG、tetL、tetW)、磺胺类抗性基因(sulI、sulII)以及整合酶基因(intI1)的检出率和检出丰度,说明粪肥堆放造成堆放地土壤中抗性基因污染。聚类分析结果表明,抗性基因和intI1基因的丰度随土壤深度呈递减趋势,且主要集中在0~30 cm土层,表明堆放地土壤中抗性基因存在向下层土壤迁移的风险。相关性分析表明, intI1基因分别与抗性基因呈显著正相关,说明intI1基因可能在抗性基因传播中起着重要作用。同时高通量测序结果表明,与对照土壤相比,猪粪和鸡粪堆放显著降低了0~10 cm和10~30 cm土层细菌群落结构的多样性, 0~30 cm土层中,猪粪和鸡粪堆放地土壤中细菌群落结构与对照土壤的差异要高于深层土壤。此外,方差分解分析结果表明,土壤化学性质和细菌群落结构均影响了土壤中抗性基因的垂直分布,且细菌群落结构的变化是其主要的影响因素。本研究可为控制畜禽粪便堆放地土壤中抗性基因污染提供科学依据。

不同施肥类型对蔬菜地土壤抗生素抗性基因和细菌群落结构的影响

农田土壤生态系统是抗生素抗性基因(ARGs)的源与汇,畜禽粪便施用是土壤中ARGs的重要来源。畜禽粪便在蔬菜地土壤中的大量施用,加剧了蔬菜地土壤ARGs的污染,对人类健康造成潜在危害。本文采集了河北省不同施肥类型(施用鲜鸡粪、鲜羊粪、鲜牛粪、商品有机肥以及单施化肥)的蔬菜地表层土壤(0~20cm)样品,采用定量PCR技术和高通量测序技术对蔬菜地土壤ARGs和细菌群落结构开展了研究,旨在探究不同施肥类型蔬菜地土壤中ARGs的分布特征及其影响因素。结果表明,不同施肥类型蔬菜地土壤中均检测到较高丰度的四环素类ARGs(tetA、tetC、tetG、tetL、tetO、tetM、tetW、tetQ)、磺胺类ARGs(sul1、sul2)以及Ⅰ类整合酶基因(intI1),9其中所有施肥处理土壤中磺胺类ARGs总绝对丰度高达9.96×10 copies∙g^(-1)(干土),且显著高于四环素类ARGs总丰9度[1.07×10 copies∙g^(-1)(干土)]。畜禽粪肥和化肥的施用都显著增加了土壤中ARGs丰度,其中高化肥施加量土壤中9 ARGs检出丰度最高[6.34×10 copies∙g^(-1)(干土)],8商品有机肥土壤中ARGs检出丰度最低[3.09×10 copies∙g^(-1)(干土)]。施畜禽粪肥土壤中细菌群落的Shannon指数和Chao1指数显著高于高化肥施加量土壤,但与低化肥施加量土壤差异不显著,说明畜禽粪肥施用显著提高了土壤细菌群落的α多样性。Pearson相关性分析结果表明,细菌群落结构是影响ARGs分布的重要因素。IntI1基因与sul2、tetG、tetQ以及tetW基因呈显著正相关(P<0.05),说明intI1基因在ARGs的传播和扩散中也起着重要作用。本研究结果表明高化肥施用量能显著增加蔬菜地土壤ARGs的丰度,商品有机肥的施用对土壤ARGs丰度影响最小。本研究为评估不同施肥类型蔬菜地土壤中ARGs的污染现状提供了相应的数据参考。