商品灭菌乳中常见抗生素抗性基因的筛查与定性分析

探究了市售常见商品灭菌乳中四环素类、氨基糖苷类、β-内酰胺类等抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)的分布与带染特征。以12种市售常见商品灭菌乳为研究对象,用CTAB法提取预处理后样品中的总DNA;超微量分光光度计测量DNA纯度与浓度;PCR扩增ARGs;PCR产物测序后提交GenBank进行序列比对,分析ARGs的种类;使用SPSS软件对ARGs检出率、样品品牌、包装类型、产品类型等进行相关性分析。结果显示,灭菌乳中可同时检出多种ARGs,检出率较高的基因分别为(str B(93.75%)、aad B (92.71%)、sul1(85.42%)、bla_(TEM)82.29%)和tet C(58.33%),未在35种ARGs中检出bla_(VEB)、bla_(PER)、bla_(DHA)、bla_(CMY2)和bla_(GIM)。商品灭菌乳的品牌、包装、产地和保质期与aad A、aad B、str A、str B等抗性基因检出率显著相关。市售商品灭菌乳中存在多种ARGs,且不同种类样品间存在差异,值得从食品安全角度深入研究。

饮水系统中抗生素抗性基因赋存特征及健康风险评估

近几年抗生素抗性基因(ARGs)作为一种新型污染物在世界各地的水体、土壤中被频繁检出,其在环境中大量扩散和增殖十分容易导致微生物获得抗生素抗性,对人体健康产生潜在威胁。结合国内外文献报道数据,介绍了ARGs在城市饮水系统中污染现状,描述了其赋存特征,发现在国内外城市饮水系统中ARGs的数量不容小觑,数量最高可达1.38×105 copies·ml-1。其次对城市饮水系统中常用工艺对ARGs的赋存与传播影响因素进行了总结,发现城市常用水处理工艺对ARGs的灭杀效果差,甚至对其富集和繁殖往往起着促进作用;在不同的环境影响因素中,微生物群落结构是影响ARGs的主要驱动力,其次是重金属。最后提出ARGs对人体可能造成的健康威胁以及现有健康风险评估方法的局限性,并对未来ARGs的研究进行了展望。

畜禽粪肥中抗生素残留对土壤微生物及抗性基因的影响分析研究进展

简述了施用集约化养殖的畜禽粪肥对农田土壤造成不利影响的抗生素残留水平和种类,并结合抗生素检测方法的发展对国内外农田土壤抗生素残留现状进行分析。探究了抗生素对土壤微生物菌群的影响,揭示了抗生素抗性基因(ARGs)对农田土壤的潜在风险。最后展望了未来应深入了解土壤微生物和ARGs之间的作用机理,从而为管控抗生素的负面环境影响提供科技支撑。

高温强化牛粪高浓度厌氧发酵协同抗生素抗性基因削减

为提高畜禽粪便厌氧发酵(anaerobic digestion, AD)效率并促进其在高有机负荷条件下稳定运行,探究厌氧发酵过程中抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)的消长机制。通过序批式试验研究了中温35℃和高温55℃对牛粪高浓度(12%TS)厌氧发酵产气性能、功能微生物群落及ARGs消长的影响,挖掘不同因子与ARGs的相互关系;实验证明:牛粪高固浓度发酵系统在高温55℃条件下具有更好的产气性能,甲烷产量提高17.27%。中温发酵过程VFAs的组分主要为乙酸和丙酸,二者约占VFAs的55.58%,其中丙酸积累量高,转化慢,系统出现短暂酸化状态。而高温发酵体系的稳定性及抗酸能力更强,高温改变了发酵过程中的优势细菌属,增加了Acetivibrio、Petrimonas、Methanothermobacter等微生物的丰度从而增加产气量,维持了产酸菌和产甲烷菌的动态平衡。相比中温(35℃),高温(55℃)发酵更能促进ARGs(尤其是aph(6)-Id、aph(3″)-Ib和sul1)相对丰度的削减。提高温度可显著提高厌氧发酵体系的产气性能,增加稳定性;微生物群落变化是ARGs消长的主要驱动因子。该研究结果可为畜禽养殖粪污厌氧发酵的工艺优化提供参考。

海水曝气对海洋微生物群落和抗生素抗性基因的影响

占地球表面71%的海洋蕴含丰富且独特的微生物资源。为维持海产品的鲜活,人们常采用循环暂养技术,通过曝气装置增加水体含氧量。本研究运用宏基因组技术,分析氧含量变化对海洋微生物群落结构、功能组成及抗生素抗性基因的影响。研究发现,高氧海水中的以α-变形菌纲为主的微生物群落多样性较高,而微生物群落功能多样性则随着氧浓度升高而降低。海洋微生物中多种抗生素抗性基因与毒力因子基因丰度下降。这表明海水中氧含量的上升可以减少微生物的抗药性和致病潜能,从而降低其对人类健康的潜在风险。

土壤抗生素抗性基因研究进展及热点分析

抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)的产生和传播对全球公共健康产生巨大威胁。土壤作为ARGs的重要储存库和介质,已引起众多学者广泛关注。为全面了解土壤ARGs相关领域的研究进展及热点,本研究利用可视化软件VOSviewer和CiteSpace,基于Web of Science数据库,对2013—2022年发表的土壤ARGs领域相关文献进行计量学分析。结果表明,土壤ARGs相关研究的发文数量和被引频次逐年上升。我国在土壤ARGs领域的发文量最高,占总发文量的61.40%,且与澳大利亚、美国等27个国家合作紧密。四环素和磺胺嘧啶为该领域重点关注的抗生素类型;大肠杆菌作为模式菌一直是土壤ARGs领域备受关注的微生物类型。不同时期土壤ARGs研究热点存在明显差异:初期关注的重点方向为ARGs的认识和定量,随后引起较多关注的是ARGs源解析及其与微生物的内在联系,而对ARGs传播扩散和归趋相关研究已成为现今科学家关注和研究的热点。

水合氧化物对抗生素抗性基因水平转移的影响

研究了水合氧化铝与水合氧化锰对氨苄青霉素抗性基因(负载于pUC19质粒)向大肠杆菌水平转移(转化)过程的影响.结果表明,2.5~200mg/L浓度水平的水合氧化铝与水合氧化锰均显著抑制了抗生素抗性基因(ARGs)转化,两者对转化频率的抑制率最高分别达79.44%和57.64%.水合氧化铝析出的Al (III)是其导致ARGs转化频率发生变化的原因之一,而水合氧化锰几乎无离子析出.此外,水合氧化铝可与p UC19质粒的磷酸骨架以及碱基腺嘌呤、胸腺嘧啶与鸟嘌呤发生结合,与之形成大尺寸加合物,进而降低ARGs进入胞内的效率.对于水合氧化锰,其暴露后宿主细胞膜通透性显著减小,并且该颗粒也与pUC19质粒交缠形成了大尺寸团聚物,这可能是抑制ARGs转化的主要原因.

生物炭对重金属钝化及抗性基因的影响

探究了玉米秸秆生物炭(CB)和水稻壳生物炭(HB)对猪粪厌氧消化过程中重金属钝化和抗性基因削减的影响,并解析了影响抗生素抗性基因(ARGs)迁转的主要因素.研究发现,添加CB和HB后,促进了Cr,Cu,Pb和Zn转化为更稳定的金属形态,且投加HB有更优的重金属钝化效果.添加CB和HB均能降低ARGs的丰度,胞外抗性基因(eARGs)的去除率较高,约为55.6~98.3%,具有更大比表面积的HB能吸附更多eARGs.胞内抗性基因(iARGs)的变化受生物炭影响较小,iARGs的削减主要与宿主菌的去除相关.微生物群落结构(λ=0.83,P<0.01)和MGEs(λ=0.60,P<0.05)是影响ARGs改变的主要因素.添加生物炭没有直接影响ARGs迁转(λ=0.29,P>0.05),投加生物炭可减轻消化系统中的重金属选择性压力,从而间接促进ARGs的去除.

北京地区食源性沙门菌消毒剂抗性基因和耐药基因分布及相关性分析

为了解北京地区消毒剂抗性基因分布、携带情况及其与耐药基因之间的关系,本试验采集北京市6个行政区共计39家超市及农贸市场的猪肉和鸡肉样品,分离培养沙门菌并进行鉴定,随后结合Seqsero2、Staramr和Diamond等生物信息学软件对沙门菌的消毒剂抗性基因和耐药基因进行筛选与分析。结果显示,从28家超市和11家农贸市场的148份猪源和147份鸡源样品中共分离得到79株(26.78%)沙门菌。所有分离菌株共预测得到17种血清型,其中71株鉴定得到16种序列型(ST),大部分分离菌株的血清型与ST型一一对应,其中优势菌株为肠炎沙门菌ST11(n=24)。共检出32个消毒剂抗性基因,其中非共同携带的抗性基因有5个,包括外膜孔道蛋白基因opmD/npmC(携带率72.15%)、有机汞调控蛋白基因merR2(携带率37.97%)、季铵盐类消毒剂抗性基因qacEΔ1(携带率21.52%)和qacF(携带率12.66%)、外排泵基因oqxAB(携带率1.27%)。共检测出50个耐药基因,覆盖氨基糖苷类、大环内酯类和四环素类等共10类抗菌药物,其中氨基糖苷类占比最高(36.00%)。相关性分析结果显示,消毒剂抗性基因个数与耐药基因种类数量之间存在显著的正相关(R=0.43,P=6.3×10^(-5)),提示沙门菌在携带消毒剂抗性基因的同时,可能也携带更多种类的耐药基因。本试验为指导食品消毒剂的合理使用、保障北京地区食品安全和疾病预防提供理论支持,具有公共卫生学意义。

东寨港红树林沉积物与水体中抗生素抗性基因的组成特征分析

【目的】通过探索海南东寨港红树林抗生素抗性基因(ARGs)的分布情况及微生物和ARGs之间的关联特征,了解红树林的抗性污染现状,为环境中抗性基因风险评估提供理论支撑。【方法】采用宏基因组学技术,探索海南东寨港红树林沉积物与水体中抗生素抗性基因的组成、多样性以及与微生物的相互关系。【结果】利福平抗性基因rpoB mutants、达托霉素类药物抗性基因rpoC、氟喹诺酮类药物抗性基因mfd、氨基香豆素抗性基因alaS、乙酰氧基耐药基因EF-Tu mutants、大环内酯类抗性基因macB以及异烟肼耐药基因katG是海南东寨港红树林水域的优势基因。沉积物和水体中抗生素抗性基因种类组成相似,但水体中抗性基因的多样性皆高于沉积物。NMDS分析发现,沉积物与水体ARGs的组成、分布明显不同。ARGs与微生物类群的关联分析表明,α-变形菌纲、γ-变形菌纲、β-变形菌纲以及黄杆菌纲是与ARGs关联较强的主要微生物类群,占比高达70%。水体中抗性基因主要来源于α-变形菌纲、β-变形菌纲和黄杆菌纲,而沉积物中抗性基因主要来源于γ-变形菌纲和δ-变形菌纲。【结论】红树林沉积物和水体中具有不同的ARGs组成特征,沉积物与水体具有不同的抗性基因风险特征,因此对红树林耐药微生物和ARGs进行生态监测和治理时,除重点监测微生物的组成特征外,还应关注水体中ARGs的变化规律,从而预测海南东寨港红树林沉积物微生物的耐药性风险。

土壤环境中抗生素抗性基因污染研究进展和热点分析

近年来,土壤环境中抗生素抗性基因(ARGs)污染引起广泛关注。以Web of Science核心数据库和万方数据库文献资料为数据源进行文献计量学分析,从年发文量变化、不同国家贡献及研究主题演变(基于关键词)等方面对土壤环境中ARGs污染相关研究进行剖析,以此探讨国内外该领域的研究现状、热点和发展。结果表明,土壤中ARGs污染相关研究的发文数量快速增长。我国文献在发文数量、论文被引频次方面具有重要影响,表明我国在该领域有较强的国际学术影响力。关键词聚类分析表明该领域的研究方向主要集中在以下5个方面:(1)土壤中携带ARGs的微生物及其环境行为;(2)土壤环境中ARGs的来源和持久性;(3)土壤环境中ARGs的传播和消减方法;(4)土壤中共存物质对ARGs丰度和迁移行为的影响;(5)农业生产活动对土壤环境中ARGs污染的影响。同时,在介绍ARGs常用检测方法以及土壤环境中ARGs污染来源和分布的基础上,剖析影响ARGs在土壤中传播的多种因素,探讨土壤环境中ARGs的消减方法,并指出当前研究尚存的不足之处以及今后的研究方向。该文可为未来土壤环境中ARGs污染领域的研究和风险管控提供参考。

东洞庭湖表层沉积物中抗生素及抗性基因的时空分异特征

为研究东洞庭湖抗生素及抗性基因(Antibiotic Resistance Genes,ARGs)的时空分异特征,采集了东洞庭湖流域丰水期和枯水期的沉积物样品,使用超高效液相色谱-串联质谱法和实时荧光定量PCR技术研究了4类12种抗生素和8种相应抗性基因。结果表明:沉积物中抗生素浓度水平处于ng·g^(-1)级别,枯水期4类12种抗生素的检出率和浓度水平均高于丰水期。丰水期沉积物浓度范围为ND(未检出)~176.94 ng·g^(-1),平均浓度为9.75 ng·g^(-1);枯水期浓度范围为ND~101.34 ng·g^(-1),平均浓度为10.88 ng·g^(-1);磺胺类和喹诺酮类抗生素是东洞庭湖主要的抗生素。丰水期沉积物样品中共检出8种ARGs,绝对丰度范围在ND~1.03×10^(7)copies·g^(-1);枯水期绝对丰度范围为9.93×10^(2)~6.32×10^(9)copies·g^(-1)。从空间上看,下游ARGs总丰度高于上游。沉积物中抗生素与ARGs具有一定的相关性,并且在枯水期表现出更好的正相关性。研究表明,东洞庭湖表层沉积物中抗生素及抗性基因的浓度随时间和空间的变化有较明显的差异,在枯水期和靠近水产养殖的区域污染水平更高。

基于16S rRNA研究铜污染对土壤细菌群落、抗生素抗性基因及基因转移的影响

对经0、200、400 mg·kg^(-1)Cu^(2+)处理的3个种植池土壤分别采样,并对所有样品进行16S rRNA高通量测序。结果表明:铜污染改变了土壤中的细菌群落结构,抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)与基因水平转移(horizontal gene transfer, HGT)相关基因的丰度随Cu^(2+)浓度的升高而增加。富集的抗性基因大多为多药耐药基因。这表明铜胁迫会改变土壤中细菌群落结构,促进HGT,同时使ARGs富集。

城镇污水处理厂抗生素抗性基因的环境传播途径与机制

城镇污水处理厂是抗生素抗性基因(ARGs)发生转移、传播的重要场所,同时也是环境中ARGs污染的主要来源。对城镇污水处理厂中ARGs向环境介质中的传播途径、影响因素与传播机制进行了综述。结果表明,ARGs可通过出水排放、污泥土地施用、再生水灌溉、气溶胶逸散等途径迁移至环境介质(如受纳水体、土壤、空气)中;ARGs在环境介质中的扩散和存留行为受介质理化性质影响;ARGs在环境介质中主要通过可移动遗传元件(MGEs)介导的水平基因转移(HGT)传播耐药性。

畜牧业抗生素抗性基因的分布与传播研究进展

随着居民生活水平提高,人们对肉、蛋、奶的需求量增加,促使畜牧业迅速发展。由于抗生素在提高动物机能、预防疾病方面具有重要作用而被大量生产使用,在全球抗生素滥用的大背景下,畜禽已成为抗生素及抗性基因的一个重要储存库,亟需全面了解畜牧业中抗生素及抗性基因的分布与传播,以便于为抗生素在畜牧业中的科学使用和合理控制提供参考依据。文章综述了畜牧业抗生素的使用现状,总结了抗生素抗性基因污染对畜禽、人类健康和野生动物的影响,并强调未来应关注畜禽粪便的二次污染在周围环境以及畜牧业抗生素抗性基因在野生动物栖息地的扩散机制研究,以期为今后畜牧业的健康发展、抗生素的科学控制以及抗生素抗性基因的相关研究提供参考。

水稻抗白叶枯病种质资源筛选及抗性基因鉴定

【目的】筛选抗水稻白叶枯病Ⅴ和Ⅸ型菌的水稻品种。【方法】以97个收集自热带亚热带地区的抗褐飞虱水稻品种为待测样品,水稻白叶枯病Ⅴ、Ⅸ型菌为菌种。用剪叶接种法鉴定水稻在苗期和成株期的抗白叶枯病能力并划分抗性等级。对抗性表现优异的品种构建定位群体,并进行基因定位及克隆。【结果】筛选出苗期抗Ⅴ型菌的水稻品种20个,成株期8个,2个时期均表现为中抗及以上的品种4个;苗期抗Ⅸ型菌的水稻品种34个,成株期9个,2个时期均表现为中抗及以上的品种1个。其中,供试水稻品种‘BX02’在2个时期对Ⅴ型菌株抗性表现极佳。‘BX02’与‘9311’杂交构建的F2遗传群体,抗性位点被定位在5号染色体,极大似然函数值达到40.6,该区间包含已克隆的水稻抗白叶枯病Ⅴ型菌xa5基因,序列扩增分析验证为白叶枯抗性基因xa5。【结论】筛选出在2个时期均抗白叶枯病Ⅴ型菌的水稻品种4个,抗Ⅸ型的水稻品种1个,为水稻抗白叶枯种质资源筛选提供了基础材料。

基于高通量实时荧光定量聚合酶链式反应技术探究铜对猪粪厌氧发酵产物中抗生素抗性基因的分布特征影响

抗生素抗性基因(ARGs)的环境污染问题已逐渐成为研究热点。在养殖业中,重金属铜和抗生素是饲料中主要的添加剂,但其在动物体内都未能完全吸收,大量重金属和携带ARGs的微生物会通过粪便排出,进而对环境介质中的ARGs产生长期的选择压力,增加ARGs的传播风险。厌氧发酵作为主要的粪肥无害化处理方式,其产物中仍存在丰富的ARGs,并且铜对厌氧发酵产物中ARGs分布特征的影响尚不清楚。因此模拟猪粪中不同程度铜污染(75、227 mg/L)进行厌氧发酵实验,利用高通量实时荧光定量聚合酶链式反应(HT-qPCR)技术分析不同浓度铜对发酵产物中ARGs分布特征的影响,及ARGs与可移动基因元件(MGEs)之间的关系。研究发现,受到铜污染的发酵产物中ARGs和MGEs相对丰度和数量显著(P<0.05)增加,75、227 mg/L铜污染下ARGs的总相对丰度相较于对照组分别提高了86%、91%,产物中检测到氨基糖苷类和多药类抗性基因最为丰富;且ARGs对不同浓度铜的响应也不同,高浓度铜污染的发酵产物中总ARGs相对丰度高于低浓度铜。总体来看,在厌氧发酵体系中铜的赋存促进了ARGs与MGEs的共选择,提高了ARGs的水平基因转移能力,增加了ARGs在环境中传播和转移的风险。

典型海洋生态系统抗生素抗性基因研究进展

海洋生态系统中抗生素抗性基因(ARGs)污染具有隐蔽、难以治理的特征,会对生态和人类健康构成潜在风险.但目前研究多数是针对某一特定的海洋生态系统或海域,缺乏对中国海洋生态系统ARGs污染的整体概述和比较分析.本研究归纳了红树林、珊瑚礁、河口以及海湾生态系统中ARGs的赋存状况,分析了其主要的传播途径和影响因素,探讨了所造成的生态风险及评估方法.结果显示,ARGs在我国典型海洋生态系统中普遍存在且组成复杂,外源输入是其流行的主要驱动因素,环境变量的调节作用也不容忽视.ARGs对海洋生态系统具有潜在危害,现有的生态风险定量评估体系尚不完善,以期为进一步全面评估和有效控制中国典型海洋生态系统中ARGs污染提供参考.

17α-乙炔雌二醇胁迫下零价铁对硝化污泥中抗性基因的影响

采用硝化污泥序批式反应器去除17α-乙炔雌二醇(EE2),基于宏基因组测序技术考察了零价铁(ZVI)对硝化污泥去除17α-乙炔雌二醇(EE2)过程中抗生素抗性基因(ARGs)的影响,结合菌群结构分析了其潜在影响机制.结果表明,硝化污泥处理EE2过程中ARGs丰度提高了724.42TPM(每百万转录本中来自于某基因的转录本数目),但ZVI削减了此过程中的ARGs丰度增长趋势,EE2及ZVI改变了ARGs亚型的分布,但对ARGs类型及亚型种类无明显影响.EE2使得硝化污泥中属于高风险等级(Q1及Q2)的ARGs丰度增加了555.75TPM及151.08TPM,ZVI降低了硝化污泥中的抗性风险.多重耐药是硝化污泥中丰度占比最大的高风险(Q1和Q2等级)ARGs类型,占比高达49.23%.微生物群落是硝化污泥中ARGs的重要驱动因子,鞘脂单胞菌属(Sphingopyxis)等菌属与多种ARGs显著正相关,可能是多种ARGs的共同潜在宿主.

环洞庭湖土壤抗生素抗性基因分布和潜在风险

本研究通过实时荧光定量PCR和基于Monte Carlo模拟的概率健康风险评估模型,分析了环洞庭湖流域52个表层土壤点位中8类典型抗生素抗性基因(ARGs,16种ARGs亚型)的分布特征和潜在健康风险.结果表明,环洞庭湖流域周边表层土壤中ARGs总丰度范围为3.29×10^(7)~3.73×109copies/g,远高于土壤ARGs背景值(1.80×10^(5)~1.35×10^(7)copies/g,平均值为3.03×106copies/g).南洞庭湖流域表层土壤中ARGs丰度高于东、西洞庭湖流域.磺胺类、四环素类和氨基糖苷类ARGs是高丰度的ARGs类型,平均丰度分别为1.51×10^(8)、1.50×10^(7)和2.64×10^(7)copies/g,主要ARGs亚型是sul1和dfrA14,均属于磺胺类ARGs.I类整合子基因(intl1)的平均丰度为6.94×10^(8)copies/g,高于总ARGs平均丰度.相关性分析表明intl1丰度与dfrA14、tetR和kan基因丰度呈显著正相关(P<0.05),表明intl1通过水平基因转移促进了研究区域表层土壤中ARGs的传播.Monte Carlo模拟表明,研究区域存在64.92%~98.68%概率的ARGs人体暴露剂量高于风险背景值(成人12.56copies/(g·d),儿童38.11copies/(g·d)),表明研究区域土壤ARGs造成的潜在健康风险不可忽视,皮肤接触是ARGs主要暴露途径,磺胺类ARGs是潜在健康风险的主要来源.