芬顿法深度处理生物处理排水中的四环素抗性基因

以四环素抗性基因tet(L)、tet(E)为研究对象,考察了芬顿氧化技术对四环素抗性基因废水深度处理的效果.采用定量PCR与DGGE技术检测了芬顿法处理前后生物处理排水中的四环素抗性基因的丰度与废水中菌群丰度的变化.结果显示,在最佳反应条件:反应时间10min,p H值为5,[H_2O_2]/[Fe^(2+)](物质量的比)=8且H2O2的浓度达到0.2mol/L时,16Sr RNA及四环素抗性基因(tet genes)的去除效果最好.同时分析芬顿氧化前后的DGGE图谱可知,细菌菌群间的丰度有了明显的变化.相关性分析可知,各目标基因与单因素间、各目标基因之间,各样品中目标基因含量的变化与DGGE条带变化之间都没有明显相关性.结果表明,芬顿试剂可能不仅仅是通过削减单位水体中抗性菌的浓度来降低抗性基因浓度,还通过其他的方式来去除单位水体中的抗性基因的浓度,这还有待进一步研究证明.

猪场土壤中5种四环素抗性基因的检测和定量

近年来由于四环素在畜禽养殖业中的大量使用,诱导了环境中四环素抗性微生物的产生,然而有关四环素抗性基因在土壤中存在、迁移和扩散的研究目前还很少.论文提取了北京一规模化养猪场周边土壤的微生物DNA,利用普通PCR检测到5种四环素抗性基因(tet(B/P)、tet(M)、tet(O)、tet(T)、tet(W)),这5种基因都属于编码核糖体保护蛋白的一类.进一步建立了定量PCR程序对这5种基因进行了定量.结果显示,除tet(T)和tet(M)含量接近外(p=0.367),其余几种基因含量之间均差异显著(p<0.05),其中tet(W)的含量最高((2.16±0.20)×108copies·g-1(干土)),比含量最低的tet(B/P)((2.89±0.54)×106copies·g-(1干土))高出约两个数量级.抗性基因tet(W)、tet(T)、tet(M)、tet(O)含量均较高,为猪场土壤中优势抗性基因.这些基因曾被报道广泛存在于猪和牛的肠道中,显示抗性基因很可能是通过基因横向转移(HGT)等机制从养殖动物体内传播到周围土壤中土著微生物体内的.论文所建立的实验方法为进一步系统研究抗生素抗性基因在土壤中的环境行为及其生态风险提供了基础.

连续施用发酵猪粪对土壤中四环素抗性基因数量的影响

为了研究连续施用发酵猪粪之后,土壤中抗性基因的数量以及发酵猪粪的施用量对土壤抗性基因的影响,采用实时荧光定量PCR方法,对稻麦轮作模式下连续6年施用4.5t/hm2和9.0t/hm2发酵猪粪的土壤进行了四环素抗性基因（TRGs）的检测和定量分析.在施用发酵猪粪的土壤中能够检测到9种TRGs.施用发酵猪粪显著增加了土壤中tet G、tet L、tet B（P）、tet O、tet W的绝对数量,其中tet B（P）、tet W、tet O的绝对数量受到了施肥用量的影响;而tet Z、tet C和tet S的绝对数量则没有受到施肥的影响.上述8种TRGs在同一施肥处理的0～5cm、5～10cm以及10～20cm土壤中的相对丰度分布均无显著差异.发酵猪粪的施用也显著增加了tet G、tet L、tet B（P）和tet O的相对丰度,但是仅有tet O的相对丰度受到了施肥用量的显著影响.本研究表明,在稻麦轮作模式下,农田土壤中的TRGs数量会受到发酵猪粪中残留TRGs的影响,连续施用该粪肥会显著增加土壤中tet G、tet L、tet B（P）和tet O的绝对数量和相对丰度.因此,需要优化畜禽粪堆肥发酵工艺,以减少抗性基因在粪肥中的残留。

垫料对异位发酵床中四环素抗性基因及Ⅰ类整合子丰度的影响

【目的】研究垫料对异位发酵床中四环素抗性基因(TC-ARGs)及Ⅰ类整合子(intI1)丰度的影响并进一步探究各基因主要宿主。【方法】采用实时荧光定量PCR技术和16S rRNA微生物测序技术测定了两种不同发酵床垫料(锯末与谷壳混合垫料和单独酒糟垫料)的TC-ARGs(tetA、tetC、tetM、tetO、tetQ、tetW和tetX)丰度及微生物群落结构,并分析了垫料理化性质和微生物群落与TC-ARGs及intI1丰度的关系。【结果】锯末和谷壳发酵床和酒糟发酵床的TC-ARGs和intI1的丰度范围分别为6.96×108~1.51×109和9.07×108~2.29×109 copies/g。其中,tetW、tetM、tetQ和tetX在酒糟发酵床中的丰度总体上高于锯末+谷壳发酵床,而锯末+谷壳发酵床中tetO、tetA、tetC和intI1的丰度更高。另外,研究发现温度、C/N和有效Zn含量可能是造成异位发酵床中TC-ARGs和intI1丰度差异的主要原因,Firmicutes可能是tetW、tetM、tetQ和tetX基因的主要携带菌门,Bacteroidetes和Actinobacteria可能是tetO基因的主要携带菌门,而Proteobacteria和Chloroflexi可能是tetA、tetC和intI1基因的主要携带菌门。【结论】不同异位发酵床垫料中TC-ARGs和intI1的丰度存在明显差异,而且各TC-ARGs的主要宿主也不同,温度、C/N和重金属含量等因素会影响ARGs和intI1的丰度,研究为异位发酵床去除ARG和降低ARGs环境风险提供了一定的理论依据。

水环境中四环素抗性基因的研究进展

四环素是一种广谱性抗生素,自问世以来,被广泛用于抑制细菌感染及养殖业中促进动物生长。而在水体环境中普遍检测到耐四环素的细菌和抗性基因,使水体环境成为四环素抗性基因的储存库和传播介质。文章就目前国内外关于水环境四环素抗性基因的研究现状做以总结,并在此基础上指明下一步研究需要关注的问题。

我国不同利用方式土壤四环素类抗性基因积累的研究

为研究我国不同地区的不同利用方式和不同种植年限土壤中抗生素抗性基因绝对丰度的变化,揭示抗性基因在农田土壤中的积累情况,以黑龙江(HLJ)、吉林(JL)、辽宁(LN)、内蒙古(NMG)、新疆(XJ)、甘肃(GS)、云南(YN)、江苏(JS)、湖北(HB)、广东(GD)、海南(HN)、山西(SX)、河南(HEN)、山东(SD)14个省份的土壤为试材,依据土壤利用方式(露地粮田、露地菜田和设施菜田土壤)和种植年限(1~3、7~10 a和15 a以上)设置9个处理,共378个样品。采用普通PCR和荧光定量技术对四环素类抗性基因进行定性和定量分析。四环素类抗生素的4种抗性基因(tetM,tetO,tetQ,tetW)在设施菜田土壤中的绝对丰度显著高于露地粮田和露地菜田,设施菜田绝对丰度范围为3.96×10^(4)~6.36×10^(8)copies·g^(-1),露地粮田为2.16×10^(3)~2.18×10^(6)copies·g^(-1),露地菜田为1.16×10^(4)~2.48×10^(7)copies·g^(-1)。4种抗性基因的最高丰度出现在不同种植年限、不同土壤利用方式中的不同省份,但设施菜田3、7 a和15 a的各省份土壤均显著高于相同年限的露地粮田和露地菜田,设施菜田7 a和15 a显著高于3 a。露地粮田、露地菜田的4种抗性基因积累与利用年限无显著线性关系,而设施菜田的抗性基因积累与利用年限存在显著正相关关系。研究表明,四环素类抗性基因已在我国不同地区的粮田、露地菜田和设施菜田土壤中普遍存在,其丰度在设施菜田土壤中显著高于露地菜田和露地粮田土壤,且在设施菜田中与利用年限显著正相关。

氨氮对牛粪厌氧消化中四环素类抗性基因丰度及其驱动因子的影响

为探究氨氮浓度对高温厌氧消化中四环素类抗生素抗性基因(Tetracycline resistance genes,TRGs)绝对丰度变化及其微生态机制,设置氨氮浓度为600、1100 mg·L^(-1)和1600 mg·L^(-1)的牛粪高温厌氧消化体系,分析了TRGs、可移动遗传元件和细菌群落结构的变化特征及三者之间的关系。结果表明:氨氮浓度为600 mg·L^(-1)和1100 mg·L^(-1)时,高温厌氧消化的产气速率和总产气量相似;氨氮浓度为1600 mg·L^(-1)时,二者均受到抑制。tetC、tetO、tetQ、tetT和tetX的丰度在不同氨氮浓度条件下均减少,但tetA和tetG的丰度在氨氮浓度为1600 mg·L^(-1)条件下增加了1.05倍和1.85倍。不同处理中细菌群落差异明显,TRGs潜在宿主菌的种类和数目均改变。相关性分析表明TRGs潜在宿主菌的差异可一定程度解释TRGs的丰度变化,但tetA和tetG丰度在氨氮浓度为1600 mg·L^(-1)条件下的增加主要与intI1和intI2的增长有关。综上所述,牛粪中较高的氨氮浓度会增加高温厌氧消化过程中TRGs通过水平基因转移途径增殖的可能性,从而增加TRGs传播的风险。

零价铁对污泥高温厌氧消化过程中四环素抗性基因及第一类整合子的消减影响

为研究污泥高温厌氧消化过程中零价铁(Fe0)对抗生素抗性基因的消减影响,采用荧光定量PCR方法定量检测了7种四环素抗性基因(TC-ARGs,包括tetA、tetC、tetG、tetM、tetO、tetW和tetX)及第一类整合子int I1基因在厌氧消化过程中的丰度变化,同时检测分析了挥发性脂肪酸(VFAs)的质量浓度变化,并探讨了目标基因与VFAs之间的相关关系.结果表明,适量Fe0(如0.10 g·g^(-1),以Fe0/VSS计)不仅可以强化污泥厌氧消化进程,显著提高总VFAs和乙酸的产生量,而且能够增强TCARGs和int I1基因的消减效果.尽管如此,过量Fe0(如1.17 g·g^(-1),以Fe0/VSS计)对污泥高温厌氧消化过程中TC-ARGs和int I1基因消减的增强效果并不显著,推测可能是由于基因水平转移的发生所导致的.通过相关性分析可知,TC-ARGs(除tetO基因外)和int I1基因与乙酸之间存在显著负相关性,表明乙酸可能对TC-ARGs和int I1基因的消减具有促进作用.

零价铁对污泥厌氧消化过程中四环素抗性基因水平转移的作用影响

细菌抗药性问题已成为全球生态环境安全和人体健康领域的一个关注焦点.污水处理剩余污泥是抗生素抗性基因(ARGs)的一个重要储存库和排放源,采用荧光定量PCR方法检测分析了四环素抗性基因(TC-ARGs,包括tet A、tet C、tet G、tet M、tet O、tet W和tet X)及第一类整合子int I1基因丰度在污泥厌氧消化过程中的变化特征,考察了不同投加量零价铁(Fe0)对目标基因的消长影响,初步分析了质粒DNA接合作用对TC-ARGs水平转移的作用影响,并探讨了TC-ARGs与int I1基因之间的相关关系.结果表明,污泥厌氧消化过程对TC-ARGs和int I1基因丰度具有不同程度的削减作用,其中tet X基因丰度降幅可达2.4个数量级.Fe0的加入对TC-ARGs和int I1基因丰度削减不显著,并且随着Fe0投加量的增加,TC-ARGs和int I1基因丰度相比对照组出现逐渐升高的趋势.通过对质粒组DNA所携带的TC-ARGs基因丰度进行检测分析发现,质粒DNA接合作用对TC-ARGs的水平转移具有促进作用.相关性分析结果显示,tet G与int I1基因之间具有显著正相关关系,表明int I1基因在污泥厌氧消化过程中可能对tet G基因的演变过程具有重要影响.

四环素胁迫对Shigella flexneri细菌四环素抗性基因抗性表达的影响过程

四环素(TC)抗生素在不同环境介质中已被广泛检出,为研究其对四环素抗性基因(TC-ARGs)丰度变化及表达水平的影响过程,以从活性污泥中筛选和纯化分离获得的弗氏志贺氏菌(Shigella flexneri)为研究对象,考察了不同浓度TC对其生长过程的作用影响,采用荧光定量PCR和逆转录PCR方法定量检测了不同抗性机制TC-ARGs,包括tetC、tetO和tetX基因的丰度变化及表达水平,并探讨了TC浓度与TC-ARGs丰度及其表达水平之间的相关关系.结果表明,在培养周期内(24 h),TC胁迫对Shigella flexneri细菌的生长具有抑制作用,细菌细胞浓度增长速率随TC暴露浓度的升高而降低,但对TC-ARGs丰度变化影响较小.TC胁迫能够促进Shigella flexneri细菌TC-ARGs的转录表达,tetC、tetO和tetX基因表达水平在整个培养周期内均先升高后降低.由相关性分析可知,TC浓度与TC-ARGs丰度及其表达水平之间相关关系不显著,但tetC和tetO基因丰度与其转录表达水平之间存在显著的正相关关系,表明其基因丰度一定程度上可用来衡量和评价其抗性表达水平.

洪泽湖沉积物中四环素土霉素及相关抗性基因的分布特征及潜在风险分析

为了探讨洪泽湖沉积物中四环素、土霉素及其抗性基因的含量、分布及潜在风险,采集洪泽湖湖区42个沉积物样品,利用HPLC-MS测定了样本中常见的两种四环素类抗生素(四环素、土霉素)含量,并采用q PCR分析了样品中3种四环素抗性基因(tet A、tet C、tet M)的含量。结果显示,四环素类抗生素检出率为100%,含量范围为1.35~25.43μg·kg^(-1)。所有样品中tet A、tet C基因均有检出,且tet C基因含量最高,平均含量为9.77×106copies·g-1,只在部分样品中检测出tet M。相关结果分析表明,沉积物中的四环素类抗性基因含量与四环素类抗生素含量及有机碳的乘积呈较为明显的正相关关系(R2=0.669 4,n=42),这也表明在洪泽湖水域中,四环素类抗生素抗性基因的含量水平可能不仅与环境中的抗生素暴露水平相关,同时也有可能与有机质含量等环境因素相关。

污水处理厂中四环素类抗生素残留及其抗性基因污染特征研究进展

四环素类抗生素以其突出的抗菌性能和较低的副作用而被广泛用于细菌感染疾病的治疗和控制,污水处理系统作为环境中四环素类抗生素及其抗性基因的一个重要污染点源,已引起广泛关注。尽管如此,目前关于四环素类抗生素在污水处理过程中的降解行为及影响因子,及其对降解微生物抗药性的选择性效应方面的研究还较少。在分析总结国内外四环素类抗生素污染现状基础上,对污水处理过程中四环素类抗生素的去除行为及影响因素等进行分析,探讨了其抗性基因在污水处理过程中的污染特征,同时分析了四环素类抗生素对其抗性基因的诱导、演变和传播的影响,并对今后的研究发展方向进行了展望,以期为从污水处理系统达到控制和去除四环素类抗生素及其抗性基因提供方向和依据。

高风险四环素抗性基因在人工湿地中分布和去除的季节变化

畜禽养殖废水是抗生素抗性基因(ARGs)的重要贮存库,环境风险不容忽视。本研究考察了夏、冬两季养猪废水中高环境风险四环素抗性基因(TRGs)在水平潜流人工湿地中的分布和去除情况,通过外源添加四环素(TC)和铜离子(Cu)探究了养猪废水中抗生素与重金属单一和复合污染对湿地出水中TRGs丰度的影响。结果表明:养猪废水中3种高环境风险TRGs(tetM、tetO、tetW)均有检出,人工湿地可有效消减废水中的TRGs,夏、冬两季时出水中TRGs的绝对丰度较进水分别降低1.1~2.4和1.7~2.9个数量级。TRGs在湿地土壤中的丰度呈现出水端低于进水端、植物非根际低于根际、冬季低于夏季的特征。与对照相比,养猪废水中TC、Cu单一和复合污染在夏、冬两季均会导致湿地出水中TRGs相对丰度的增加。人工湿地作为一种生态处理工艺可用于控制畜禽养殖废水中的ARGs向环境中扩散。

土壤环境中四环素类抗生素残留及抗性基因污染的研究进展

近年来,致病菌耐药性的增加和扩散已成为全世界关注的热点问题,而人类医疗和畜禽养殖业抗生素的滥用正不断加剧这一问题.众多研究表明土壤环境作为一个巨大的抗性基因储存库,在抗性微生物和抗性基因的传播中起重要的作用,具有潜在的生态与健康风险.在总结国内外最新研究基础上,对土壤环境中典型抗生素-四环素类抗生素的主要污染源以及其在土壤中的基本环境行为等进行了分析,并探讨了土壤中四环素类抗性基因的来源、迁移和扩散及分子检测手段等问题.我国作为抗生素的生产和消费大国,抗生素污染问题较其他国家更为严重,而国内相关研究才刚刚起步,迫切需要开展有关环境中抗生素和抗生素抗性基因污染的系统研究.

四环素抗生素对污泥中四环素抗性基因丰度和表达水平的作用影响

为研究四环素(TC)抗生素对其抗性基因(TC-ARGs)转录表达的作用影响,以从活性污泥中筛选获得的四环素抗性细菌(TRB)作为研究对象,采用荧光定量PCR和逆转录PCR方法检测了7种TC-ARGs,包括tet A、tet C、tet G、tet M、tet O、tet W和tet X基因的丰度和表达水平,并探讨了TC与TC-ARGs丰度及其表达水平之间的相关关系.结果表明,在整个培养周期内,tet A、tet G和tet W基因丰度随TC暴露浓度的增大总体呈现上升趋势,但其余TC-ARGs基因丰度整体波动较大.TC胁迫对不同TC-ARGs的转录表达水平作用影响差别较大,其中,tet A基因表达水平相对稳定,且随TC浓度的升高而上调,在TC浓度为100 mg·L^-1时,其上调倍数高达5.3倍.在短期(1 d)TC胁迫下,TC-ARGs转录表达水平随TC浓度的升高整体呈现上调趋势.由相关性分析可知,tet A和tet W基因丰度与其转录表达水平之间存在显著的线性相关性,表明其基因丰度可在一定程度上衡量和评价其抗性表达水平,进而反映其功能活性和环境风险.

不同土壤中四环素抗性基因tetC的检测

目的检测不同土壤中四环素抗性基因tetC的存在、扩散和迁移情况。方法选取历史悠久的中学校园、公园和成规模的猪场化粪池周边土壤为研究对象,进行PCR分子检测和抗性菌株检测。结果猪场化粪池周边5、50、200 m处土壤中均存在四环素抗性基因tetC和抗性菌株,而中学校园、公园和距化粪池500 m处土壤尚未检测到抗性基因和抗性菌株的存在。结论本研究说明土壤环境中抗性基因的存在与抗生素的浓度有关,而且抗性基因产生后可通过一定方式向周边环境扩散和迁移。本课题的研究成果为进一步系统研究抗生素抗性基因在土壤中的环境行为及其生态风险提供了验证基础。

保育和育肥猪舍气溶胶微生物组成和四环素类抗性基因丰度研究

本研究旨在比较保育舍和育肥舍气溶胶微生物组成和四环素类抗性基因丰度的差异。采集8个保育舍和8个育肥舍的空气样品,用RT-qPCR方法检测特定微生物类群的相对丰度和四环素类抗性基因的绝对丰度。结果表明:与保育舍相比,育肥舍气溶胶微生物组中厚壁菌门、乳酸杆菌属、罗伊氏乳杆菌和约氏乳杆菌丰度显著提高(P<0.05),而拟杆菌门、梭菌属和普雷沃氏菌属丰度显著降低(P<0.05);育肥舍气溶胶中TetB、TetH、TetZ、TetO、TetQ和TetW的拷贝数显著低于保育舍(P<0.05);主成分分析表明,保育舍和育肥舍气溶胶可按照微生物丰度和四环素类抗性基因丰度进行聚类。由此可见,不同猪舍类型微生物组成存在明显差异,保育舍抗性基因丰度显著高于育肥舍。

牛粪原料浓度对厌氧消化削减四环素类抗性基因的影响

为了探究不同原料浓度厌氧消化体系中四环素类抗性基因(Tetracyclineresistancegenes,TRGs)的变化,设置牛粪原料浓度为100%、75%、50%和25%,分析了TRGs、理化因子和微生物群落的变化特征及三者之间的相互关系。结果表明:不同处理之间产气速率相似,原料浓度从100%降低至25%时总产气量从358.83 mL·g^(-1)·d^(-1)增加至400.89 mL·g^(-1)·d^(-1)。消化后的大部分处理中tetO、tetQ和tetT相对丰度减小为原料的1.04%~87.06%,而tetC、tetG、tetW和tetX相对丰度增加至原料的1.32~34.99倍。与100%原料浓度相比,较低原料浓度消化后多数TRGs如tetC、tetG、tetO和tetX以及intⅠ1的相对丰度更高。不同条件下微生物群落差异明显,较低浓度原料(50%和25%)消化后优势菌门从Firmicutes变为Proteobacteria,且TRGs潜在宿主菌属的种类和数目均随着原料浓度的改变而改变。冗余分析表明,理化因子通过影响潜在宿主菌的变化从而影响TRGs的变化。综上,由废水干预的牛粪原料浓度较低的情况可能有利于TRGs潜在宿主菌的增殖,从而增加TRGs传播的风险。

不同温度牛粪厌氧消化中四环素类抗性基因的丰度变化特征

为考察不同温度畜禽粪便厌氧消化中抗性基因变化情况,该文在45℃和65℃条件下研究了牛粪的厌氧消化特性,重点分析了消化过程中四环素类抗性基因(tet G、tet T、tet O、tet C、tet X和tet W)的丰度变化,探讨了抗生素抗性基因对厌氧消化温度的响应及其与SCOD、NH4+-N和Ⅰ类整合酶基因(int I1)等因子的相互关系。结果表明,65℃较45℃提高了厌氧消化前期产气速率,但总产气量和产甲烷量较45℃无明显差异,消化过程中NH4+-N、SCOD、TOC和pH变化趋势相似,无明显差异。45℃下目标基因总拷贝数增加了0.27 logs,其中,tet W和tet G的绝对丰度增加了0.29 logs和0.03 logs,tet T、tet O、tet C和tet X减小了1.67、0.15、0.08和0.84 logs;65℃下目标基因总拷贝数减小了1.22 logs,各目标基因绝对丰度均减小40%以上。RDA分析表明,大多数四环素抗性基因与NH4+-N和温度显著负相关,提高消化温度,更有利于抗生素抗性基因的去除。