Effects of tetracycline on the soil microflora: function,diversity, resistance

Background  Tetracycline is a widely used antibiotic in animal production. Significant amounts of the substance reach the soil via feces, urine and manure application. As tetracycline is a persistent compound with antibacterial activity, its presence in soil may have undesired direct and indirect effects. These have been investigated so far focusing on effects on selected microbial functions. Objectives  The aim of the present study was to obtain comprehensive information on potential effects of tetracycline on the soil microflora under environmentally relevant conditions. The investigations included function and structure of the microbial biocoenosis and the distribution of resistance genes. Methods  Pig manure rich in tetracycline resistance genes was applied to a sandy soil. This soil as well as an unamended soil were additionally treated with several concentrations of tetracycline. The spiked soils were incubated in outdoor lysimeters for several months. Substrate induced respiration, PLFAs, ten selected resistance genes, and the concentrations of tetracycline were determined. Results  The test concentrations, though far exceeding environmental relevance, caused only small effects. An establishment of resistance could not be detected. Applied resistance genes were not detectable at the end of the study even in the presence of added tetracycline. Conclusion  Due to the high sorption capacity of the antibiotic, environmentally relevant concentrations of tetracycline do not seem to cause undesired effects on the soil microflora.     

禽源沙门菌对四环素的耐药性及耐药基因调查分析

为了更好地了解禽源沙门菌对四环素的耐药性及耐药基因分布,从不同来源的家禽样品中分离沙门菌,调查其对四环素的耐药性以及耐药菌株中8种四环素耐药基因[tet(A)、tet(B)、tet(C)、tet(W)、tet(M)、tet(D)、tet(K)和tet(L)]的携带情况.结果表明,18.8%的沙门菌分离株对四环素耐药,健康成鸡分离株对四环素的耐药性明显高于雏鸡、死胚或病禽分离株;四环素耐药株中tet(A)、tet(B)和tet(M)基因的携带比例分别为73.1%、11.5%和3.8%,说明沙门菌对四环素的耐药机制以tet(A)和tet(B)基因介导的主动外排为主.本研究首次在对四环素耐药的沙门菌中检测到tet(M)基因,说明tet(M)基因在沙门菌对四环素的耐药性方面也具有潜在的作用.     

便携式水产品四环素含量检测装置研制

针对水产品四环素残留的便捷化精准检测难题,该研究研制了一种四环素含量检测的便携式直读光电化学装置,并探究了装置用于鱼肉四环素残留检测的可行性。装置分别以LED和STC89C52单片机为激发光源和控制核心,利用设计的光源暗室避免外源光照对检测结果的影响。测试结果表明,LED激发光源的输出信号稳定,装置对于光电流信号的采集具有较好的准确性。进一步基于丝网印刷电极构建光电化学适配体传感器,采用所研制装置对信号进行采集与处理,最终以OLED显示器直接读取抗生素浓度信息。该方法对于四环素检测的线性范围为1×10^-11～1×10^-8mol/L,检测限为3×10^-12 mol/L,具有较好的选择性,且对于鱼肉四环素残留检测的回收率为92%～94%,为水产品四环素的精准现场分析提供了新的方法与途径。     

超高效液相色谱串联质谱法同时检测复杂基质中四环素类抗生素及其代谢产物

为同时检测复杂基质中（由猪粪和蘑菇渣混合而成的堆肥原料）3种四环素类抗生素（四环素TC、土霉素OTC和金霉素CTC）及其代谢产物,建立了超高效液相色谱串联质谱检测方法（UPLC—MS／MS）。该方法同时采用pH值=4的Na2EDTA-Mellvaine缓冲溶液和乙腈为提取溶液,经过固相萃取净化后,以乙腈和0．1％的甲酸水溶液为流动相,采用超高效液相色谱柱进行分离,在电喷雾正离子模式下,用四极杆串联质谱仪进行定性和定量分析。3种四环素类抗生素及其代谢产物均在7min内完成分离,总共分析时间为12min。在0-6mg·kg^-1DW（Dryweight）浓度范围内,3种四环素类抗生素及其代谢产物的标准曲线线性良好,线性相关系数R2均大于0．9960,重现l生也较好（n=11,相对标准偏差均小于15％）。在3个加标水平0．2mg·kg^-1DW、1mg·kg^-1DW和4mg·kg^-1DW下,TC、OTC、CTC的回收率分别为71％-89％、66％～94％和66％～84％;去甲基金霉素（DMCTC）的回收率为52％-64％;差向异构产物的回收率在32％～51％之间;脱水产物以及差向脱水产物的回收率均低于30％。3种四环素类抗生素及其代谢产物的检出限和定量限分别在1．668～17．270μg·kg^-1和5．561—45．918μg·kg^-1范围内,表明该方法具有较高的灵敏度。对北京市某露天堆肥场中的样品进行测定发现,TC、OTC、CTC的浓度分别为0．4、1．6、2．9mg·kg^-1,检测到的代谢产物主要为相应的差向异构体,其中差向金霉素（ECTC）的浓度最高,达到2．7mg·kg^-1,和母体的含量水平比较接近,其他代谢产物也有不同程度的检出。     

Mass-marking of grayling, Thymallus thymallus (L.), larvae by fluorochrome tagging of otoliths

Abstract Larvae of grayling, Thymallus thymallus (L.) were immersed in tetracycline hydrochloride (TC) and alizarin red S (AL) solutions for 3–4 h at concentrations of 300 and 70 ppm, respectively. Fluorescent marks on the otoliths from the marked fish were identified using a UV-light microscope. Results obtained with AL were superior to TC in marking otoliths. Fish kept in an aquarium retained good marks for 842 days. Stocking of the Carpathian River Ochotnica with marked grayling larvae revealed good mark retention for 128 days and a survival rate of approximately 12.2%.     

分子印迹固相萃取-高效液相色谱法测定牛奶中四环素类抗生素残留

采用分子印迹技术合成四环素类分子印迹聚合物,以其为填料制备固相萃取柱,运用高效液相色谱法测定牛奶中的四环素类抗生素。具体地,以盐酸强力霉素为模板分子、甲基丙烯酸为功能单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,采用沉淀聚合法在丙酮-乙腈混合溶液中制备具有特异性吸附能力的分子印迹聚合物,通过高效液相色谱仪检测其吸附四环素类抗生素的能力,并将其作为填料制备固相萃取柱,用于牛奶中四环素类抗生素残留检测。结果显示,四环素类抗生素在0.05~10.0 μg·mL^-1范围内线性良好,加标回收率为79.4%~86.3%,相对标准偏差均小于3.8%,准确性较好。四环素和土霉素的检出限为0.02 μg·mL^-1,金霉素的检出限为0.05 μg·mL^-1,检测灵敏度高,特异性识别能力强。     

生物炭对四环素污染土壤微生物群落结构的影响及环境因子关联的剂量效应分析

为研究不同剂量生物炭对四环素污染的土壤的原位修复效果,本研究以甘蔗渣为原材料制备生物炭,并通过不同剂量的添加（1%、2%、3%,分别记作BC-1、BC-2、BC-3）明确了修复过程中四环素去除效率、土壤理化性质、酶活性和降解微生物的变化情况。结果表明：生物炭施入显著加速了土壤中四环素的降解,其中 BC-2 处理（79.50%）显著高于 BC-3（62.50%）和 BC-1（50.30%）处理。同时生物炭处理显著提高了土壤 pH及有机质和腐殖质含量,在培养结束后,各处理的 pH较 CK（四环素污染土壤）分别提升了 0.46、0.54、0.80,有机质分别提升了 1.37、2.82、5.12 g·kg^-1,腐殖质分别提升了 4.48、6.55、5.21 g·kg^-1。生物炭处理显著提升了土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和脱氢酶活性,其中BC-2处理提升效果最好,较CK分别提升40.00%、183.30%、65.30%和 157.10%。在生物炭处理中,具有降解作用的潜在降解菌 Achromobacter（无色杆菌属）、Sphingomonas（鞘脂单胞菌属）、Stenotrophomonas（寡养单胞菌属）、Trichosporon（毛孢子菌属）、Shewanella（希瓦氏菌属）、Pseudomonas （假单胞菌属）和Klebsiella（克雷伯菌属）的丰度显著提升,其中BC-2处理对潜在降解菌丰度的促进效果最好。研究表明,生物炭可以通过改善土壤理化性质、提高酶活性、改变土壤微生物群落结构、促进潜在降解菌的相对丰度来加速土壤中四环素的去除。作为一种成本低、修复效果好的富碳材料,生物炭在四环素污染场地原位修复中具有巨大的应用潜力。     

添加不同基质对含四环素土壤玉米幼苗生理特性的影响

为探究兽用四环素对玉米幼苗生理特性的影响,通过玉米盆栽试验,研究四环素外源污染胁迫下施用不同基质(单施蚯蚓粪、菌糠、菌剂、生物炭及其与菌剂配施)对玉米生长的影响。结果表明,四环素对玉米生物量有明显的抑制作用,其中对根长的抑制作用显著大于株高,而添加不同基质均能缓解四环素对玉米株高和根长的抑制作用,且JK和JJ处理效果最显著,升幅分别为17.29%和30.08%;四环素显著诱导玉米SOD活性上升,升幅为3.34%,抑制CAT和POD活性,降幅分别为10.98%和46.68%,添加不同基质处理中,QY处理对促进抗氧化酶系统平衡的效果最显著;四环素会增加玉米脯氨酸、丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白及总黄酮含量,添加不同基质处理中,对其减少效果最显著的依次为JK、JJ、QY、S和JK处理,降幅分别为29.09%,50.88%,42.01%,50.23%和35.79%;相关性分析表明,脯氨酸、丙二醛均与可溶性蛋白和总黄酮呈极显著正相关,POD活性与可溶性糖、丙二醛与总黄酮相关性最强。综上所述,添加不同基质可有效缓解四环素对玉米幼苗的毒害作用,总趋势为JK(菌糠)、JJ(菌糠+菌剂)和QY(蚯蚓粪)处理效果较好。通过此研究,可筛选有效减少四环素对植物生长影响的基质及其施用方式,可为四环素对植物生理毒性的研究提供参考,也可为抗生素对植物的风险评价提供科学依据。     

四环素对人肝细胞L02的损伤作用

采用四甲基偶氮唑盐比色(MTT)法和Hoechst 33258染色法研究了四环素(1、10、100、1 000、10 000和100 000 μg/L)对人肝细胞L-02的毒性作用,并通过测定细胞培养上清液中和细胞内生化指标,明确了四环素诱导L-02损伤的作用机制。结果表明,四环素对L-02细胞有毒性作用,且随着四环素浓度的增加,其存活率下降。同时,细胞培养上清中乳酸脱氢酶(LDH)、谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)活性均显著增加,并随着四环素处理剂量的增加而逐渐升高;而细胞内超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性均降低,丙二醛(MDA)含量显著升高。上述研究结果表明,四环素对人体外肝细胞L-02具有毒害作用,四环素诱导L-02细胞的损伤机制与破坏肝细胞膜的完整性、影响肝功能和诱导氧化应激效应有关。     

不同土壤环境因素对微塑料吸附四环素的影响

为探究不同土壤环境因素对于微塑料吸附抗生素的影响,选用三种常见的微塑料:聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)和聚酰胺(PA),以四环素(TC)代表抗生素,通过批平衡试验来研究微塑料对TC的吸附行为和机理。研究发现,3种微塑料对TC的等温吸附方程均可用Langmuir方程进行拟合,其吸附能力为PEPSPA,最大吸附量分别为0.154、0.086、0.075 mg·g~(-1)。在中性条件下PE对TC的吸附量达到最大,pH对PA吸附TC影响较小,而PS在酸性条件下对TC的吸附量最大,且随着pH增加吸附量逐渐降低。不同浓度的Ca~(2+)和Mg~(2+)会影响微塑料对TC的吸附,且随着浓度的增加,吸附量逐渐降低。富里酸的存在抑制了TC在PE上的吸附,但低浓度的富里酸(1 mg·L~(-1))会促进PA和PS吸附TC。结果表明,不同微塑料对TC的吸附存在显著差异,且不同土壤环境因素明显影响了微塑料对TC的吸附行为,该结果为进一步研究和评估微塑料在土壤环境中的吸附行为奠定了基础。