大黄鱼养殖海域沉积物中抗生素抗性基因分布特征及其影响因素

为揭示大黄鱼养殖海域沉积物中抗生素抗性基因（Antibiotic resistance genes,ARGs）的赋存特征及其影响因素,本研究通过野外调查采集了6个站点的大黄鱼养殖海域沉积物样品,利用宏基因组测序分析技术解析沉积物中ARGs的分布特征,同时运用化学分析技术和高通量测序技术对沉积物中的环境因子以及微生物群落结构进行分析,以进一步对ARGs与环境因子以及微生物群落结构的相关性进行研究。结果显示：大黄鱼养殖海域沉积物中共检出781个ARGs亚型,分属于38种抗生素抗性类型;不同站点的优势ARGs抗生素抗性类型基本一致,主要为四环素类、大环内酯类和氟喹诺酮类,引起细菌耐药性的主要机制为外排泵。进一步相关性分析结果显示,除PNGM-1与电导率和TN呈显著正相关（P<0.05）外,其余丰度前20的ARGs均与环境因子相关性不显著（P>0.05）;而丰度前20的ARGs均与丰度前20的菌属呈显著或极显著相关关系（P<0.05或P<0.01）。研究表明,大黄鱼养殖海域沉积物中含有丰富的ARGs,微生物群落是影响沉积物中ARGs分布的重要因素。     

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~1.03×10⁷ copies·g^-1;枯水期绝对丰度范围为9.93×10²~6.32×10⁹ 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。     

环境中抗生素抗性菌及抗性基因的研究进展

抗生素抗性菌及其抗性基因已成为公认的环境污染因素之一,威胁着人类健康和生态系统稳定.抗生素在临床和养殖业中的不合理使用,导致其在生态环境中残留,使得携带抗生素抗性基因的微生物获得了竞争优势,而抗性基因亦可在细菌之间发生转移,从而加速传播.该文对近年来国内外抗生素抗性菌及抗性基因的来源、危害性、抗性基因转移机制及细菌耐药性机制的研究进展进行了综述,分析了残留在环境中的抗生素抗性基因的污染现状和生态风险,以期为今后的相关研究提供参考.     

水环境中抗生素抗性基因的分布·转移与去除研究进展

抗生素抗性基因具有可复制、可传播并能稳定表达的特点,其在不同的水环境中广泛分布,对生态环境及人体健康具有潜在风险.对水体环境中ARGs的分布、转移与去除情况进行了综述.在此基础上,从ARGs的转移机制和去除工艺的改良方面进行了展望.     

嘉兴市农田土壤中抗生素抗性基因的分布特征

为了了解嘉兴市农田土壤中抗生素抗性基因分布现状,采用PCR技术对嘉兴市农田土壤中12种抗生素抗性基因进行了检测。结果表明,嘉兴市农田土壤样品中erm B、erm C、erm F、erm A、tet B、tet C、tet M、tet O、tet Q、tet W、sul1和sul2基因的检出率分别为65.63%、71.88%、100%、53.13%、46.88%、84.38%、90.63%、87.50%、84.38%、71.88%、93.75%和100%。检测结果可以为嘉兴市从抗生素抗性基因角度评估农艺措施提供指导依据,为嘉兴市掌握污染动态变化情况控制抗生素抗性基因传播提供基础理论数据。     

嘉兴市抗生素抗性基因的污染现状调查

采用PCR技术对嘉兴市地表水和农田土壤中sul1、sul2、tetA、tetB和tetC等5种基因分布现状进行了调查。结果表明20个地表水水样中sul1、sul2、tetA、tetB和tetC基因的检出率分别为65.0%、95.0%、80.0%、40.0%、90.0%,9个农田土壤样品中sul1、sul2、tetA、tetB和tetC基因的检出率分别为55.6%,100.0%,55.6%,44.4%,88.9%。检测结果说明嘉兴市已经广泛受到抗生素抗性基因污染,为嘉兴市水污染治理提出了更高的要求。     

黑土地抗生素抗性基因污染风险及对策

保护和修复黑土地不仅要保护黑土层,更要防控土壤污染。抗生素抗性基因污染因具有隐秘性而不易被察觉,对其污染风险,尤要加强事前防控。综述土壤抗生素抗性基因污染的来源和危害,及黑土地土壤面临的抗生素抗性基因污染风险,并从制定排放标准、加强监管等方面提出防范黑土地抗生素抗性基因污染的对策建议。     

水产养殖环境中抗生素抗性基因污染及其研究进展

抗生素不仅能防治水产生物的细菌性疾病,还能促进养殖生物的生长,因此在水产养殖业中的使用极为广泛。中国作为世界水产养殖大国,近年来养殖生态环境所遭受的抗生素污染日益严重,并由此诱导产生了一种新型的环境污染物--抗生素抗性基因。此类污染物可通过基因水平的转移进入人体,最终危害人类的健康,正引起国内外的广泛关注。在了解水产养殖环境中抗生素使用情况的基础上,阐述了抗生素抗性基因的来源、作用机制、传播扩散机制及污染危害影响,并对未来抗生素抗性基因的研究方向进行了展望,以期引起相关研究人员的重视,为保护水产养殖环境和水产品质量安全提供依据。     

养殖废弃物堆肥中抗生素和抗性基因的降解研究

抗生素的滥用及排放会造成细菌产生耐药性以及抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes, ARGs)的传播和扩散。畜禽粪便是导致环境中抗生素污染的主要来源之一。本文综述了四环素类、大环内酯类、喹诺酮类、β-内酰胺类、磺胺类和氨基糖苷类等在水土环境中广泛存在的抗生素及其环境残留水平和对动植物、微生物的影响,分析了当前利用堆肥技术降解畜禽粪便中抗生素和ARGs效果及机制的研究情况。总结得出,猪粪中抗生素残留量最高,其中四环素类残留量为1390~354 000 mg·kg^-1,磺胺类170.6~89 000 mg·kg^-1,氟喹诺酮类411.3~1 516.2 mg·kg^-1,硝基呋喃类85.1~158.1 mg·kg^-1,大环内酯类1.4~4.8 mg·kg^-1。堆肥对大部分抗生素具有好的降解效果,其中四环素类抗生素降解率为62.7%~99%,磺胺类为0~99.99%,对大环内酯类几乎可以完全降解,但是,堆肥无法降解喹诺酮类抗生素。养殖废弃物堆肥过程中,ARGs的降解情况同样因抗生素种类和堆肥方式而不同。已有的研究表明,除大环内酯类ARGs外,堆肥对其他ARGs均具有有效的降解效果,降解率为50.03%~100%。堆肥初期的优势菌门是厚壁菌门、放线菌门、变形菌门和拟杆菌门;堆肥结束后放线菌门成为最优势菌门。初始抗生素的浓度不影响堆肥结束时微生物的群落组成。温度和pH是影响抗生素降解的最主要因素,而ARGs的降解效果主要受温度影响。     

污水深度处理工艺对抗生素抗性菌和抗性基因去除研究进展

由抗生素的不合理使用产生的抗生素抗性菌(Antibiotic-resistant bacteria,ARB)和抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)已广泛存在于各种环境介质中,对人类健康和生态安全造成了潜在危害。即使抗生素消减后ARB也能在环境中长期存在,ARGs可通过水平基因转移(Horizontal gene transfer,HGT)进一步扩散。污水处理厂是ARB和ARGs的储存库,也是实现其削减的重要环节。因此,探索可高效去除ARB和ARGs的污水深度处理工艺是十分必要的。本文综述了多种深度处理工艺对ARB和ARGs的去除研究进展,分析了氯消毒、紫外和臭氧氧化等传统消毒处理工艺和光/H2O2、光芬顿、光催化等高级氧化技术,以及人工湿地、混凝、膜处理等工艺对ARB和ARGs的去除效果与机理。在此基础上,对今后ARB和ARGs去除相关的研究重点和方向提出建议,以期为我国污水深度处理工艺的选择提供借鉴。     

四川省稻田土壤的抗生素抗性基因多样性研究

为了全面明晰四川省稻田土壤中抗生素抗性基因的丰度和多样性,及其与环境因子的相关性,对7个不同地区的稻田土壤采用高通量荧光定量PCR技术,对283种抗生素抗性基因和12种可移动遗传元件遗传标记引物进行检测,揭示抗性基因的污染状况及空间分布规律。结果表明,7个稻田土中共检出166种不同的抗生素抗性基因和9种可移动遗传元件,每个土壤分别检出56～84种抗生素抗性基因。7个稻田土的抗生素抗性基因组成各异,且都存在其独有的抗生素抗性基因。不同稻田土的抗生素抗性基因的相对和绝对丰度均不同,抗生素抗性基因的绝对丰度范围为9.55×10~8～2.83×10~(10)copies·g~(-1)(干质量),相对丰度为0.012±0.006 copies·cell~(-1)。7个稻田土的抗生素抗性基因和可移动遗传元件的丰度都呈极显著正相关(P0.01),说明抗生素抗性基因的水平转移可能促进抗生素抗性基因的迁移和富集,加剧了农田土壤的抗生素抗性基因污染。总体相对丰度较高的抗生素抗性基因类型为多重耐药类(49.26%)、大环内脂类-林可酰胺类-链阳性菌素B类(11.30%)和β-内酰胺类(10.87%)。冗余分析表明土壤肥力重要指标总氮与7个稻田土中的抗生素抗性基因多样性极显著相关(P0.01)。四川不同地区的稻田土抗生素抗性基因分布规律各异,农业耕种活动可能影响土壤抗生素抗性基因的多样性。     

石家庄汪洋沟地区抗生素、抗性细菌和抗性基因污染特征

以石家庄汪洋沟地区为研究对象,采用高效液相色谱-质谱法(HPLC-MS)、平板计数、实时荧光定量(qPCR)法分别对地表水、地下水及沉积物样品中的抗生素、抗性细菌和抗性基因进行定量分析。结果表明,汪洋沟地区四环素类抗生素总体含量高于磺胺类抗生素,水体中ρ(∑四环素)为5.81×101~3.87×105ng·L-1,ρ(∑磺胺)为1.02×101~5.37×103ng·L-1;沉积物中w(∑四环素)为4.28×101~1.63×105ng·g-1,w(∑磺胺)为1.18×101~1.68×104ng·g-1;水体中四环素的抗性细菌数量为4.00×101~2.13×104CFU·mL-1,磺胺抗性细菌数量为6.67×101~7.34×105CFU·mL-1;水体中抗性细菌含量比沉积物中低3~4个数量级。样品中检出的5种四环素类抗性基因(tetA、tetB、tetE、tetW和tetZ)、2种磺胺类抗性基因(sul1,sul2)及2种整合子基因(int1,int2)的相对表达量较高,其中tetA及sul1为汪洋沟地区的优势抗性基因,相对表达量均高于1.58×10-2。主成分分析结果表明ARGs的含量分布受不同污染源和复杂的水质特征的影响。从tet(B)基因的系统发育分析结果可以看出,水质的变化会导致抗性菌种存在差异。与国内外河流相比,汪洋沟抗生素含量处于较高污染水平,抗性基因污染也较为严重。     

秸秆焚烧对白叶枯病稻田中致病菌和抗生素抗性基因的影响

白叶枯病是水稻的重要病害之一。为了解秸秆焚烧对稻田土壤中病原菌和抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes, ARGs）的影响,从浙江省宁波市水稻白叶枯病暴发区分别采集土壤和稻茬样品,并对采集的样品进行宏基因组高通量测序。结果表明：稻茬内致病菌相对丰度显著高于土壤,秸秆焚烧后土壤中除了速效钾含量显著升高,其他理化特性变化不明显。秸秆焚烧前后致病菌群落多样性总体上差异不明显,但是秸秆焚烧导致稻茬内水稻黄单胞菌（Xanthomonas oryzae）的相对丰度急剧降低。秸秆焚烧后土壤和稻茬内ARGs相对丰度提高,但与秸秆焚烧前差异不显著（P>0.05）,而稻茬内移动基因元件（mobile genetic elements, MGEs）相对丰度显著降低（P<0.05）。此外,秸秆焚烧后致病菌和ARGs共存网络中正相关连接数占比有所下降。曼特尔（Mantel）分析表明：含水量（r=0.642,p<0.01）、p H值（r=0.582,p<0.05）、总有机碳含量（r=0.325,p<0.05）、总氮含量（r=0.570,p<0.0...     

广东西枝江-东江流域抗生素抗性基因污染特征研

抗生素抗性基因（Antibiotics Resistance Genes, ARGs）污染已成为全球性环境问题之一。于枯水季对广东西枝江-东江流域的淡水河、西枝江、东江干流上120多公里河段范围采样,共10个点,每个点同步采集水样和沉积物样品,采用实时荧光定量PCR方法,测定了3种代表性磺胺类耐药基因（sul1、sul2、sul3）及2种代表性整合酶基因（int1、int2）的存在及其丰度。结果显示,水样及沉积物样品中sul1、sul2、sul3和int1、int2均具有100%检出率,表明西枝江-东江流域水环境受到这5种抗生素抗性基因的污染。sul1和sul2在水样和沉积物中的绝对丰度和相对丰度最高,为优势抗性基因。抗性基因丰度在水体和沉积物间,具有较好的相关性（R2=0.64）。无论水体和沉积物,一些抗性基因之间也存在显著的正相关：sul1和int1（R2>0.95,P=0.000<0.01）,sul1和sul2（R2> 0.8, P=0.002<0.01）,sul2和int1（R2>0.8,P=0.004<0.01）。西枝江-东江流域的不同采样点的丰度水平并没有明显峰值,从支流到干流抗性基因丰度未随着水量的增加而削减,反而随着微生物繁殖和新的污染源排放而不断富集。     

有毒有机物影响DNA酶解和抗生素抗性基因横向迁移

进入环境中的有毒有机物种类较多、分布广泛。大量生命遗传物质DNA与有毒有机物共存于污染环境中,由于抗生素滥用,一些DNA上携带着抗生素抗性基因(ARGs);有毒有机物和ARGs复合污染严重危害着生态安全和人群健康。有毒有机物如何影响DNA酶解和ARGs迁移,这已成为环境领域研究的热点之一,近些年来,该领域研究取得一些重要进展。有毒有机物可通过共价作用、非共价作用、剪切作用与DNA结合,进而改变DNA分子结构、影响DNA酶解;有毒有机物也可通过改变DNA降解酶活性或占据DNA上降解酶的酶切位点,进而影响DNA酶解过程。环境中ARGs横向迁移主要有接合、转导、转化三种方式,有毒有机物影响ARGs横向迁移的机制主要包括:有毒有机物调控可动遗传因子、引起细胞SOS反应、胁迫细胞形成自然感受态、影响生物膜形成、改变细胞膜通透性、与胞外质粒形成加合物。进入细胞后的有毒有机物如何作用于ARGs的复制和表达,这应是未来深化有毒有机物影响ARGs横向迁移机制的一个关键所在。     

翻堆频次对奶牛粪污异位发酵床中抗生素抗性基因的影响

为了探讨翻堆次数对异位发酵床连续堆肥过程中抗生素抗性基因（ARGs）和可移动基因元件（MGEs）的影响,设置1 d翻堆1次（F1组）和2 d翻堆1次（F2组）2种条件,采用PCR技术检测堆肥过程中15种基因,包括2种四环素类（tetG、tetW）、3种磺胺类（sul1、sul2、dfrA1）、2种β-内酰胺类（blaTEM-1、fexA）、2种MLSB类（ermX、ermQ）、2种FCA类（optrA、IsaE）、1种氨基糖苷类（aac（6?）-Ib-cr）、1种整合子（intI1）及2种转座子（Tn916/1545、ISCRI）基因。PCR结果显示,2组样品中均检出11种ARGs（tetG、tetW、sul1、sul2、blaTEM-1、fexA、ermX、ermQ、optrA、IsaE、aac（6?）-Ib-cr）和3种MGEs（intI1、Tn916/1545、ISCR1）,其中7种基因（tetG、tetW、sul1、sul2、blaTEM-1、ermQ、intI1）的检出率较高;F1和F2组0~5 d均检出12种,33 d和40 d分别检出1种,40 d后明显增加,表明ARGs和MGEs种类随温度的变化而改变。采用qPCR技术对检出率较高的7种基因进行检测,结果显示,F1和F2组7种目标基因的总相对丰度呈先降低后升高再降低的趋势,试验结束时较0 d分别降低82.33%和78.89%,其中tetG、tetW、sul1、blaTEM-1、ermQ、intI1的相对丰度分别降低16.51%、87.89%、54.58%、99.99%、97.80%、59.29%和64.32%、99.46%、50.91%、99.29%、82.22%、99.92%。结果表明,异位发酵床降解粪污高温期可减少ARGs种类和丰度,且2 d翻堆1次对大部分ARGs的去除效果更好。     

华北地区不同规模畜禽养殖场粪便中抗生素抗性基因污染特征

为调查华北地区畜禽养殖环境抗生素抗性基因（ARGs）污染特征及影响因素,采集河北省和天津市不同规模的养猪场和养鸡场新鲜粪便样品,分析粪便中ARGs污染水平及有机质与ARGs含量的相关性。实时荧光定量PCR结果显示,不同种类畜禽养殖场粪便ARGs的相对丰度有显著区别,鸡粪中sul和erm基因的相对丰度高于猪粪,而编码核糖体保护蛋白的tet基因（4.24×10^-3~5.85×10^-1）在猪粪和鸡粪中的相对丰度无明显差异,均显著高于sul（1.07×10^-4~2.26×10^-1）、erm（6.36×10^-4~2.62×10^-1）以及编码外派泵蛋白和酶抑制剂的tet基因（1.24×10^-4~5.41×10^-2）。不同规模的养猪场粪便ARGs污染水平趋势为：中型 > 大型 > 小型,而不同规模养鸡场粪便中ARGs相对丰度无显著性差异（P=0.551）;此外,正交偏最小二乘判别（OPLS-DA）与典型相关分析（CCA）结果显示,畜禽粪便中编码核糖体保护蛋白的tet基因（tetM、tetO和tetW）相对丰度与有机碳（OC）和有机氮（ON）含量高度相关（VIP> 1）,sul基因则与OC/ON明显相关。综上,粪便中有机质和生物可利用碳氮比是影响畜禽养殖业ARGs污染水平的重要因素。     

粪源环丙沙星对潮土中抗生素抗性基因的影响

为了探究粪源环丙沙星(Ciprofloxacin, CIP)对潮土中抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)的影响,布置培养试验(81 d),设置5个处理,分别为Ⅰ:CK(对照),Ⅱ:CIP(外源添加CIP),Ⅲ:DF(不含CIP的鸭粪),Ⅳ:DF+CIP(Ⅲ基础上外源添加CIP),Ⅴ:DF(CIP)(粪源CIP)。采用PCR技术分析土壤中6大类27种抗生素抗性基因和4种可移动遗传元件的检出情况,并利用荧光定量PCR技术对检出频率较高的目的基因及总细菌基因(16S rRNA)的绝对丰度进行检测。结果表明:不同处理土壤中共检出6种ARGs(tet G、sulⅠ、qnr A、qnr S、aad A2、aad D)和1种可移动遗传元件(intⅠ),且检测到的目的基因基本一致。DF(CIP)和DF+CIP处理对土壤中细菌和不同种类ARGs的影响不同。DF(CIP)、DF+CIP处理均显著降低了土壤中16S rRNA、tet G的绝对丰度;DF(CIP)处理显著增加了土壤中sulⅠ、aad A2的绝对丰度;DF+CIP处理显著增加了土壤中qnr A的绝对丰度。不同种类的ARGs与intⅠ、土壤理化性质的偏相关性分析表明,土壤中intⅠ与sulⅠ、aad A2呈正相关,与qnr A呈负相关,qnr A与CIP残留量呈正相关,tet G与有机质呈正相关。研究结果可为科学地评价氟喹诺酮类抗生素的环境风险以及粪肥的合理施用提供一定的理论依据。     

农业环境领域抗生素抗性基因的文献计量研究

为深入了解农业环境领域抗生素抗性基因(ARGs)研究的整体状况和前沿动态,以科学引文索引(science citation index expanded,简称SCI-E)的在线数据库为基础,对1995—2016年期间全球范围内相关的文献报道开展了计量学分析,全面评价了研究内容、研究热点及发展趋势。自2009年开始,农业环境领域中ARGs相关的文献报道迅速增加,研究范围包括污染调研、安全评价、消减机制与扩散等方面。对作者关键词(author keywords)、附加关键词(keywords plus)、题目(title)及摘要(abstract)综合分析的结果表明,当前研究的热点抗生素类型包括四环素类、磺胺类、喹诺酮类和大环内酯类,它们在未来依然是持续被关注的对象。ARGs相关的热门研究基质包括废水、土壤、地表水、粪便、饮用水等,且我国是相关论文研究最多的区域。根据文献计量分析的结果,ARGs污染引起的微生物群落改变、PCR技术、重金属协同选择抗性、风险评估等是农业环境领域ARGs研究的热门话题。