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.

新兴污染物对抗生素抗性基因水平转移的影响

抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)引起的抗生素耐药性问题被列为新兴环境污染问题,对生态环境和人类健康构成严重威胁。当前备受关注的环境新兴污染物(如内分泌干扰物、重金属、微塑料、纳米塑料等)都可以通过水平基因转移单独或协同促进ARGs在环境中的传播、转移和扩散。新兴污染物如何影响ARGs的水平转移过程已成为备受关注的研究热点。本文全面综述了ARGs的来源及水平基因转移的3种经典方式(接合、自然转化和转导),总结了新兴污染物影响ARGs水平转移的规律及潜在机制,以充分认识ARGs在生态系统中的传播动态与最终命运,有助于全面了解新兴污染物在ARGs传播中的作用。最后提出了目前ARGs水平转移的阻断措施和研究的局限性,并为未来研究提出了相关建议,以便制定有效策略防控并阻断ARGs在环境中的传播过程。

细菌外囊泡介导抗生素抗性基因水平转移的研究进展

胞外囊泡是参与细胞间的物质传递和信息交流的重要媒介。近年来,细菌通过分泌外囊泡装载新型环境污染物抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)在细菌间发生基因水平转移已被确认为ARGs水平转移的一种新途径。本文介绍了细菌外囊泡的概念、来源和功能,明确了细菌外囊泡在细胞通信和生物过程调控中的重要作用,说明细菌外囊泡介导ARGs水平转移的机制,明确细菌外囊泡在抗生素抗性基因传播中的关键作用。重点探讨了细菌外囊泡介导ARGs传播的影响因素及对生态环境的危害。本文以囊泡融合传播ARGs的新途径为切入点,综述了细菌外囊泡介导的ARGs在环境中发生水平转移的特征与机制,进一步完善了ARGs在环境中的分布和传播特征,对更深入地开发针对抗生素耐药性的阻控和削减技术具有重要意义。

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。

污水处理过程中抗生素抗性基因的检测及其水平转移机制的研究进展

抗生素的滥用使得近年来环境中抗生素频繁检出,同时污水处理厂接纳不同来源的污水后也促进了抗性基因的水平转移.现阶段抗性基因和水平转移的定性、定量检测手段多样化,尤其是水平转移的机制也备受关注.本文介绍了抗生素抗性基因和水平转移的检测方法以及抗性基因水平转移的研究进展,展望了今后的发展方向,以期为抑制抗性基因的扩散提供技术参考.

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。

有机污染物对抗生素抗性基因水平转移的影响及机制

基因水平转移是抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)在环境中广泛传播的主要途径.环境中常见的有机污染物可通过对ARGs水平转移产生影响而改变其丰度与分布.近年来,有机污染物如何影响ARGs水平转移过程已成为备受关注的研究热点,相关研究取得一些进展. ARGs水平转移方式主要有接合、转化及转导.接合是原核生物界中存在最广泛、贡献最大的基因水平转移方式.除褪黑激素外,多数有机污染物可通过施加选择性压力、引起氧化应激反应、改变细胞膜通透性和细胞接触效率、调节三磷酸腺苷(ATP)合成和群体感应等机制促进ARGs接合转移,且促进作用受污染物浓度调控.关于转化转移的研究相对有限,多集中于探讨新型污染物的影响效应.与接合转移相似,多数有机污染物促进了ARGs转化,但多环芳烃表现出抑制作用.有机污染物对ARGs转化产生影响的有效浓度多在μg/L和mg/L量级,作用时间也是调控其影响效用的关键因素.其影响ARGs转化的机制主要包括:影响ARGs载体的结构与功能、协助DNA抵御胞外酶降解、促进胞内活性氧自由基(reactive oxygen species, ROS)生成、增强细胞膜通透性或增加细胞膜通道、提高细胞感受能力、促进用于搜索胞外DNA的菌毛形成、提高ARGs整合进基因组的几率.虽然理论上有机污染物对ARGs转导存在影响潜力,但相关研究仍几近空白.今后研究需关注有机污染物对ARGs转化、转导以及由膜囊泡介导的一种新型水平转移方式的影响,并尝试使用土著微生物和多类型质粒作为研究对象、在类环境条件下开展研究.

抗生素单一及联合暴露对RP4质粒介导的抗性基因水平转移的hormesis效应研究

抗生素滥用导致的抗性基因(ARGs)泛滥问题引起人们的日益关注。目前关于抗性基因的研究主要集中在环境监测方面,但是关于抗生素对ARGs传播的影响研究还相对缺乏。质粒是ARGs传播的重要载体,因此以基于RP4质粒的大肠杆菌(E.coli)接合转移体系为研究对象,探讨了盐酸四环素、甲氧苄啶、磺胺氯哒嗪、磺胺异唑在单一暴露条件下对RP4质粒接合转移的影响。根据单一暴露的结果设计混合抗生素的浓度比,探究抗生素联合暴露实验对质粒接合转移的影响。结果表明:在单一暴露条件下,只有盐酸四环素对含有四环素抗性的RP4质粒的接合转移频率有低促高抑的hormesis效应;在联合暴露条件下,对RP4质粒接合转移无促进作用的抗生素会抑制四环素的hormesis效应,这一定程度上降低了抗生素的环境风险。并且用受体理论解释了抗生素对质粒接合转移的hormesis效应产生机制,为目前尚无定论的hormesis受体理论机制提供了证据支持。

中国河口沉积物抗生素及抗性基因地理格局和驱动机制

河口是抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的重要汇集区域,但对于河口环境中ARGs的地理格局和主要驱动因素了解不足.为此,本研究通过高通量定量聚合酶链反应(high-throughput quantitative polymerase chain reaction,HT-qPCR)技术研究了中国16个典型河口在干湿季节的ARGs赋存特征,并结合统计分析揭示了多种因素对ARGs的影响.结果表明,干季ARGs丰度高于湿季,且ARGs丰度随纬度升高呈增加趋势.人类活动、可移动基因元件、肠道微生物、抗生素浓度、理化性质和气候变量对ARGs的赋存有显著影响.其中,气候变量和人类活动对ARGs影响最显著.影响ARGs的最重要气候变量是温度,温度升高使得ARGs丰度降低.研究证实,人类活动和气候因素共同驱动了河口ARGs的丰度变化,可为未来气候变化和社会经济发展背景下ARGs的控制政策提供依据.

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。

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。

土壤噬菌体及其介导的抗生素抗性基因水平转移研究进展

土壤中抗生素耐药性的扩散对全球的公共卫生和食品安全造成威胁,严重挑战人类感染类疾病的预防与治疗。噬菌体介导的抗生素抗性基因(ARGs)的水平转移是环境中抗性基因扩散的重要机制。但是,噬菌体对土壤环境中抗性基因传播的贡献尚未见报道。本文综述了土壤环境中噬菌体的分布特征与影响因子,总结了纯化和富集土壤噬菌体的主要研究方法;同时阐述了土壤环境中噬菌体介导抗性基因水平转移的作用机制等相关研究进展,并提出了土壤噬菌体研究领域尚未解决的一些科学问题。本综述将有助于进一步深入理解噬菌体在抗性基因水平传播中的重要生态角色,为制定相关管理政策以减缓抗生素抗性基因污染问题提供基础。

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。

典型场地土壤剖面中抗生素及其抗性基因的分布特征

场地土壤中存在多种环境污染物,严重威胁城市土壤和地下水安全.而深层土壤中的新型污染物研究较少,例如抗生素和抗生素抗性基因(ARGs),需要及时监测和治理.本研究选取河北邯郸明芳钢铁场地为研究区域,采集了3根4 m的土壤柱.采用超高效液相色谱-串联质谱仪检测了其中四大类(磺胺类、氟喹诺酮类、大环内酯类、四环素类)共17种抗生素的含量,运用宏基因组测序技术研究了不同深度土壤中ARGs的种类、相对丰度和贡献物种.研究结果表明,总抗生素污染浓度范围在2593.2~4279.5 ng/g之间,其中磺胺类抗生素(SAs)为166.1~1103.8 ng/g,氟喹诺酮类抗生素(FQs)为993.3~1330.4 ng/g,大环内酯类抗生素(MLs)为4.0~104.8 ng/g,四环素类抗生素(TCs)为1269.5~2077.6 ng/g,与其他区域土壤中抗生素浓度相比,污染处于中度水平.土壤剖面中,SAs在浅层土壤(0—150 cm)中占比高于深层土壤(150—400 cm).MLs在深层土壤(350—400 cm)中有较多的累积.TCs和FQs的占比在各土壤层中均较高,是检测到的主要抗生素类别.四大类抗生素对应的ARGs丰度均随土壤深度增加而减少,其中大环内酯类ARGs相对丰度最大,检出频率为0.92×105~1.44×105.物种贡献度统计结果表明,放线菌门(Actinobacteria)对四大类抗生素抗性基因的丰度均具有最大的贡献.综上,本研究揭示了抗生素在场地土壤中的分布迁移特征,而ARGs在深层土壤中的污染不容忽视,可能会污染地下水,增加抗生素耐药菌的传播.

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。

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。

外源抗生素抗性基因在农田系统中的定殖机制综述

外源抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)对土壤生态健康和农产品质量安全构成严重威胁,但ARGs在土壤-农作物系统中定殖机理不清、跨界迁移机制不明,直接制约了农业系统中细菌耐药污染的有效防控。本文简要论述农田系统ARGs目前赋存现状,系统综述外源ARGs在农田土壤和农作物中的动态演变特征及其与土壤特性的关联性,梳理了ARGs在土壤中侵入-持留-迁移的定殖分子机制以及揭示耐药菌与内生菌之间的交互过程及驱动因素,并提出关于未来农田ARGs环境行为和阻控研究的展望和建议。

抗生素与抗性基因在畜禽养殖中的环境影响及生态风险

对畜禽养殖环境中抗生素与抗性基因的影响与潜在的生态风险进行了综述,通过对相关文献进行系统调研总结了不同地区畜禽养殖业中抗生素的使用情况.研究发现,畜禽粪便及粪肥还田后土壤中抗生素与抗性基因残留浓度水平因粪肥种类、地区、养殖场规模和管理措施等因素而存在差异;同时,抗生素和抗性基因在土壤中的迁移转化受土壤类型及施肥方式的影响.此外,本研究特别探讨了抗性基因在土壤中通过水平基因扩散等机制传播对土壤微生物的影响,系统阐述了抗生素与抗性基因的生态风险.最后,结合畜禽粪肥还田的污染现状,对未来减少环境中抗生素及抗性基因积累和扩散进行了总结与展望,期望为全面了解抗生素及抗性基因在畜禽养殖中的环境影响和生态风险提供有力支持.

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。