玉米根际土壤中大环内酯类抗性基因的分布特征

环境中的抗生素残留将胁迫农作物根际土壤微生物产生耐药性,使得这些农作物的根际土壤成为抗性基因转移的“热区”。采用陆生微宇宙系统,模拟玉米生长过程中大环内酯类抗生素进入植物根际土壤后相应抗性基因的分布情况。利用实时荧光定量PCR(qPCR)技术分析了63d内玉米根际土壤中大环内酯类抗生素抗性基因(erms)的相对丰度(erms∶16SrDNA,即erms绝对浓度与16SrDNA绝对浓度的比值)。结果显示:土壤中不同抗性基因相对丰度存在较明显的差异,整体表现为ermF>ermX>ermB>ermC。7d时,非根际(BK)土壤中ermB、ermC、ermF和ermX相对丰度分别为4.72×10^-2、1.98×10^-3、7.13×10^-1和1.75×10^-2,而63d时则分别为1.74×10^-3、3.24×10^-4、3.53×10^-3和2.28×10^-3,基因相对丰度增幅分别为-96.3%、-83.6%、-99.5%和-87.0%;根际(RH)土壤中ermB、ermC、ermF和ermX相对丰度增幅分别为-88.3%、103.0%、-88.6%和71.5%,暗示玉米根际可能具有促进土壤中抗性基因ermC和ermX增殖或转移的作用。不同深度土层中erms相对丰度由大到小依次为0~0.2、>0.2~0.4和>0.4~0.6m,表明erms在土壤中具有向下迁移的特性,且随着土壤深度的增加,相对丰度呈递减趋势;与未种植玉米(CK)土壤相比,种植玉米(MA)土壤中erms检出率和相对丰度较高,表明玉米的根际环境有利于不同类型erms的富集以及在剖面土壤中的纵向迁移。

污泥堆肥过程中磺胺类和大环内酯类抗性基因的残留

抗生素抗性基因是一种新型环境污染物,污水处理厂特别是污泥中存在着高丰度的抗生素抗性基因.为研究污泥堆肥过程中抗生素抗性基因的残留,对磺胺类和大环内酯类抗性基因(sulI、sulII、erm(B)和erm(F))以及I类整合子(intI1)的丰度变化进行了定量分析.结果显示,sulΙ、sulΙI、erm(B)和erm(F)的相对丰度在中温阶段降低(PsulII<0.05,Perm(B)<0.05,Perm(F)<0.05),且sulΙ的相对丰度在高温阶段达到最小值(PsulI<0.05),sulΙ、sulΙI和erm(F)的相对丰度在冷却和腐熟阶段增加(PsulI<0.05,PsulII<0.05,Perm(F)<0.05).堆肥过程中sulΙ、sulII和erm(B)的丰度与温度呈负相关(P<0.05),温度可能是影响磺胺类和大环内酯类抗性基因变化的重要因素.sulΙ和sulII的丰度与intI1的丰度呈正相关(P<0.05),表明水平基因转移可能是该类抗性基因传播与扩散的重要途径.研究结果表明,尽管存在于污泥中的抗生素抗性基因的相对丰度在升温阶段呈下降趋势,但在随后的冷却和腐熟阶段却显著反弹.因此,经堆肥处理的污泥直接施用于农田可能造成抗生素抗性基因的二次扩散.

重金属铜对养殖场周边土壤菌群及其大环内酯类抗生素抗性水平相关基因的影响

为研究养殖场周边土壤菌群及其大环内酯类抗生素抗性水平相关基因在重金属铜的选择压力下所发生的变化情况,在实验室条件下,向采集于上海市某猪场周围的农田土壤喷洒不同质量浓度的CuSO4溶液,并采用高通量测序和实时荧光定量PCR(polymerase chain reaction)技术对土壤中的细菌多样性及大环内酯类抗生素抗性水平相关基因进行绝对定量。结果表明:长时间的Cu^2+作用降低了土壤中微生物的多样性,但一定程度上促进了抗性优势菌群的生长繁殖,其中鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)为主要优势菌属;抗性基因ermB、ermC、mefA、msrC-01、ereB的丰度与Cu^2+子质量浓度都具有一定的正相关性,当Cu^2+质量浓度为800和1000 mg/kg时,基因丰度都有所上升,其中抗性基因ermB的丰度为对照组的3.58倍;土壤中整合酶基因int-1的丰度与铜浓度并未呈现明显的相关性。由此可得,环境中高浓度的重金属铜与大环内酯类抗性基因之间能够形成共选择作用,激活大环内酯类抗性基因的表达,但对整合酶基因int-1未造成明显的共选择压力。

螺旋霉素制药废水处理过程中耐药菌和抗性基因的转归特征

抗生素耐药菌和抗性基因对环境和人体健康构成了巨大的潜在危害.因此本研究通过现场采样,分析了某抗生素制药厂污水处理站不同季节螺旋霉素制药废水生物处理过程中大环内酯类耐药菌、6种大环内酯类抗性基因erm B、erm F、erm X、mef A、ere A、mph B和3种转移元件ISCR1、int I1、Tn916/1545的转归特征.结果表明,废水生物处理能有效削减异养菌和肠球菌1.6~2.1 logs和3.7 logs,4个处理单元(调节池、厌氧池、缺氧池、好氧池)出水中分离出的94株肠球菌均对螺旋霉素、阿奇霉素、红霉素、克拉霉素具有抗性,并且出水中肠球菌的耐药率并没有下降.PCR和荧光定量PCR的分析结果表明,80%耐药肠球菌携带抗性基因erm B,其他的抗性基因未检出,并且春季和秋季样品中抗性基因erm B和erm F的含量均为最高.废水生物处理对抗性基因erm B、erm F、mef A、ere A、mph B和转移元件Tn916/1545有一定的削减效果,但erm X、int I1、ISCR1出现了一定程度的反弹;mef A、ere A、Tn916/1545的丰度降低了,且春季mef A、ere A、Tn916/1545的去除效果明显好于秋季,而erm X、int I1、ISCR1的丰度增加了.