污水河道污泥中大肠杆菌抗生素抗性与金属耐受性的耦合分析

城市污水河道受人为活动的影响,可能作为抗性细菌与抗性基因的储库,给人类生产生活带来巨大的威胁.本研究以中国寒区城市污水河道污泥为取样点,研究大肠杆菌（Escherichia coli）的抗生素与金属的耐药现状,以评估中国寒区城市水环境受抗性细菌污染的情况与传播抗性的风险.利用选择性培养基从河道淤泥中分离出455株肠杆菌,并从中筛选出110株E. coli.抗生素表型结果显示：69.1%的E. coli分离株对至少1种抗生素具有抗性,其中,抗性最高的是氧四环素（42.7%）;所有的E. coli对亚胺培南和呋喃妥因没有抗性;分离株E. coli DL27对检测的17种抗生素中的13种具有抗性,分离株E. coli DL18、分离株E. coli DL46对12种抗生素具有抗性.金属抗性表型检测结果显示：40.9%的E. coli对银（Ag）具有耐受性,3.6%的分离株对汞（Hg）、锌（Zn）具有耐受性,所有菌株对铜（Cu）无耐受性;且发现分离株E. coli DL35对9种抗生素和2种金属具有抗性.对E. coli群体15种抗生素抗性基因（Antibiotic Resistance Genes,ARGs）、4种金属耐受性基因（Metal Resistance Genes,MRGs）、1种整合酶基因的检测结果显示,ARGs中tetA（56.4%）、blaTEM（26.4%）、sul2（24.5%）、sul1（22.7%）基因的检出率最高,MRGs的检出率分别为20.0%（silB）、13.6%（silE）、8.2%（merC）、16.4%（pcoE）,整合酶基因intI1的检出率为2.7%.研究表明,在河道污泥中不仅存在多重抗生素抗性E. coli,而且存在同时具有抗生素抗性和金属耐受性的E. coli.河道污泥是抗性细菌和抗性基因的储库,对人类生产生活构成了潜在的巨大威胁.     

环境中抗生素抗性基因丰度与抗生素和重金属含量的相关性分析:基于Web of Science数据库检索

抗生素和重金属是两种重要的环境污染物和耐药性选择压力源,但低含量水平下其对环境微生物种群耐药性水平的影响尚不明确.本文全面检索了截至2020年1月1日发表在Web of Science数据库中同时监测了抗生素抗性基因（ARGs）丰度、抗生素含量或重金属含量的研究文献,提取相关数据,利用统计回归方法调查环境介质中3个参数的相关关系.结果表明,除废水外,地表水、沉积物和土壤等环境介质中,即使在非常低的抗生素含量水平下,抗生素选择压力也会对ARGs丰度的增加产生显著的统计效应（P<0.05）.不同类别抗生素对耐药基因表现出不同程度的选择和富集作用.重金属含量以及抗生素含量和重金属含量的交互作用对ARGs的传播也具有显著影响（P<0.05）.水相和固相环境样本的多变量统计回归模型的最终R²分别为0.482和0.707,比单变量回归的R²更高,能更好地解释ARGs丰度的差异,但环境中还存在其他可能影响ARGs丰度的因素.本文的研究结果可为环境中抗生素耐药性风险评估及传播控制提供支撑.     

城市景观水体头孢噻肟耐药菌的β-内酰胺酶类抗性基因接合转移特性

抗生素抗性基因的水平转移是细菌耐药性传播的重要方式.为了解城市景观水体中细菌的抗生素抗性基因水平转移状况,利用从西安市5处景观水体分离得到的216株头孢噻肟耐药菌作为备选供体菌,以大肠杆菌NK5449作为受体菌进行接合试验,测定接合转移频率.采用PCR技术分析可发生接合转移的供体菌株质粒上3种β-内酰胺酶类抗性基因（bla_CTX-M、bla_TEM、bla_SHV）和I型整合子整合酶基因（intI）的分布.同时,采用RT-PCR技术确定这些供体菌株中编码外膜蛋白基因（ompA、ompC、ompF）和接合转移相关基因（trbC、traA、trbBp、traF、trfAp、traJ、korA、korB、trbA）的mRNA表达情况.结果表明,共筛选出12株可发生接合转移的头孢噻肟耐药菌,分别被鉴定为大肠杆菌、蜡状芽孢杆菌和维氏气单胞菌,接合转移频率为3.95×10^-8~3.07×10^-3.在这12株供体菌株的质粒上,β-内酰胺酶类抗性基因bla_CTX-M、bla_TEM、bla_SHV的检出率分别为58.33%、58.33%、8.33%,I型整合子的检出率为100%.外膜蛋白基因（ompA、ompC、ompF）、性菌毛编码基因（trbC）和供受体菌接合配对形成调控基因（trbBp）在这些供体菌中mRNA表达活跃.     

基于大肠杆菌的CellSense生物传感器毒性分析性能研究

采用聚碳酸酯膜直接固定法制备并优化了大肠杆菌（E.coli Top10）CellSense生物传感器微生物电极,探讨了其在重金属和有机污染物生物急性毒性分析中的应用性能.结果表明,基于对数生长后期和稳定期E.coli微生物电极的CellSense生物传感器具有良好的毒性分析性能,基于衰减期E.coli菌株的CellSense生物传感器毒性分析的稳定性和灵敏性降低;CellSense生物传感器测试得Hg²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、邻氯苯酚和对硝基苯酚对E.coli的EC50分别为0.6、3.1、5.8、180和94 μg/mL,制备的E.coli微生物电极在冰箱中4℃保存2个月,仍能很好地满足毒性分析的需要.     

草甘膦和铅联合暴露对入侵蓝藻—拟柱孢藻（Cylindrospermopsis raciborskii）联合毒性评价

为探究农药和重金属对拟柱孢藻（Cylindrospermopsis raciborskii）的联合毒性效应, 本试验研究了草甘膦和铅单一及联合暴露对其生长、叶绿素含量、光合系统和抗氧化酶的影响. 结果表明：和对照相比,拟柱孢藻的生长率在低浓度草甘膦（0.7 mg·L^-1）和铅（0.1和10 mg·L^-1）单一暴露时显著升高, 而在高浓度草甘膦（17.1 mg·L^-1）暴露时明显降低. 同时, 草甘膦和铅联合暴露与单一暴露相比生长率也显著下降, 表明联合暴露后对拟柱胞藻毒性增强. 联合暴露后荧光诱导曲线初始斜率（M₀）、相对可变荧光（V_J）、单位反应中心天线色素吸收的光能（ABS/RC）、反应中心的热耗散能量（DI₀/RC）、用于还原Q_A的能量（TR₀/RC）和能量耗散量子比率（φ_D0）和草甘膦或铅单一暴露相比均显著升高;以吸收光能为基础的性能指数（PI_ABS）、PSII 潜在活性（F_V/F₀）、最大光化学效率φ_P0、t = 0时传递链中超过Q_A的其他电子受体的概率ψ₀和用于热耗散的量子比率φ_E0则显著降低,说明联合暴露能减少有活性的光合反应中心, 减缓电子传递速率, 造成Q_A^-大量累积. 低浓度的草甘膦和铅单一暴露后和对照组相比叶绿素a含量、PI_ABS和φ_E0升高而ABS/RC和DI₀/RC降低,表明拟柱孢藻整体光合活性增加. 同时, 草甘膦和铅单一或联合暴露均影响了SOD和CAT活性. 因此,草甘膦与铅联合暴露和单一暴露相比PSII反应中心损伤和电子传递速率抑制加大, 光合效率下降更加明显, 最终影响拟柱孢藻生长.     

醌还原酶 醌类化合物对偶氮染料脱色的作用

外加醌类化合物作介体,利用细菌胞内的醌还原酶考察基因工程菌Escherichia coli YB对偶氮染料的脱色能力,以及甲基氢醌预处理对E. coli JM109和厌氧污泥脱色的影响.结果表明,介体2羟基1,4萘醌（lawsone,LQ）的存在对胞内过量表达醌还原酶AZR的E. coli YB的脱色能力有显著的促进作用,0.2 mmol·L^-1 LQ存在下,苋菜红（1 mmol·L^-1）在2 h内可脱色75%.LQ存在时E. coli YB对高浓度的染料也有脱色效果,8 h可使苋菜红（5 mmol·L^-1）脱色50%左右.与LQ相比,甲萘醌作为介体对脱色的促进效果较差,2.5 mmol·L^-1甲萘醌存在下脱色70%需12 h.LQ存在时E. coli YB对苋菜红的重复脱色能力稳定,12 h内能完成4次重复脱色.LQ的存在对于结构较复杂的2种偶氮染料酸性大红GR和活性艳红K2BP的脱色也有促进作用,在最适LQ浓度下,分别在9 h和30 h脱色70%.甲基氢醌预处理对E. coli JM109和厌氧污泥的脱色能力都有促进作用.预处理后在LQ存在下,E. coli JM109在5 h可脱色苋菜红（1 mmol·L^-1）80%左右,而污泥可在11 h脱色75%以上.     

Sequential use of ultraviolet light and chlorine for reclaimed water disinfection

Several disinfection processes of ultraviolet (UV), chlorine or UV followed by chlorine were investigated in municipal wastewater according to the inactivation of Escherichia coli, Shigella dysenteriae and toxicity formation. The UV inactivation of the tested pathogenic bacteria was not affected by the quality of water. It was found that the inactivated bacteria were obviously reactivated after one day in dark. Fluorescent light irradiation increased the bacteria repair. The increase of UV dosage could cause more damage to bacteria to inhibit bacteria self-repair. No photoreactivation was detected when the UV dose was up to 80 mJ/cm² for E. coli DH5αup, and 23 mJ/cm² for S. dysenteriae. Nevertheless, sequential use of 8 mJ/cm² of UV and low concentration of chlorine (1.5 mg/L) could effectively inhibit the photoreactivation and inactivate E. coli below the detection limits within seven days. Compared to chlorination alone, the sequential disinfection decreased the genotoxicity of treated wastewater, especially for the sample with high NH₃-N concentration.     

历史抗生素胁迫改变磺胺甲唑和甲氧苄啶对活性污泥的影响:ARGs及其潜在宿主

抗生素共暴露对污水处理厂抗生素抗性基因（ARGs）及微生物群落聚集过程有着重要影响.然而,历史抗生素接触胁迫差异（遗留效应）是否能决定微生物和ARGs对抗生素复合污染的响应尚不清楚.通过选择高浓度（30 mg ·L^-1）磺胺甲唑（SMX）和甲氧苄啶（TMP）作为历史接触胁迫条件,探究SMX和TMP复合污染对ARGs、细菌群落及其交互作用的短期影响.基于高通量荧光定量PCR,共检测出13种ARGs,它们的绝对丰度介于2.21~5.42 copies ·μL^-1（对数值,以DNA计,下同）,其中sul2、ermB、mefA和tetM-01是样品中最主要的亚型,绝对丰度在2.95~5.40 copies ·μL^-1之间;SMX和TMP复合污染会引起ARGs和可移动基因元件（MGEs）的富集,但其对各亚型的影响不同,且SMX的历史遗留效应高于TMP;不同接触史的复合污染下,ARGs间的共现与互斥模式均存在;MGEs （尤其是intI-1）与磺胺类（sul1、sul2）、四环素类［tet （32）］和大环内酯-林可酰胺-链霉菌素类抗性基因（ermB）均呈显著正相关性;基于微生物全尺度分类发现各类群微生物群落结构对复合污染的响应不同,且条件丰富菌属（CAT）得到了显著富集;陶厄氏菌属（Thauera）、假黄单胞菌属（Pseudoxanthomonas）和副球菌属（Paracoccus）是优势的抗性菌属;网络分析共发现31个ARGs的潜在宿主,以条件稀有菌属（CRT）为主,尤其是Candidatus_Alysiosphaera和纺锤状菌属（Fusibacter）与多种ARGs呈现正相关,是多种ARGs的潜在公共细菌宿主;部分稀有菌属［RT,变异杆菌属（Variibacter）、气单胞菌属（Aeromonas）和管道杆菌属（Cloacibacterium）等］是转座子IS 613的潜在宿主,在ARGs的增殖传播中发挥重要作用.综上,研究揭示了污水处理系统中抗生素历史胁迫对ARGs赋存特征和及其宿主细胞的遗留效应,可为削减抗生素复合污染引起的ARGs污染提供新思路与理论依据.     

黄河中下游典型抗性细菌及抗性基因污染分布

以黄河中下游某城市段的黄河水体作为研究对象,对其中可培养总细菌、典型抗性细菌［阿莫西林（AMX）抗性细菌、磺胺甲唑（SMZ）抗性细菌］及其对应的典型抗性基因［β-内酰胺类抗性基因（bla_CTX-M）、磺胺类抗性基因（sulI、sulⅡ）］、1种整合酶基因intⅠ1的季节及沿程分布进行调研分析.结果表明,该市黄河流域可培养总细菌、AMX抗性细菌和SMZ抗性细菌受温度与人类活动影响显著,其菌属组成与数量具有明显的时空分布特征,主要以芽孢杆菌属（Bacillus）和假单胞菌属（Pseudomonas）为主.抗性基因丰度随温度降低呈下降趋势,β-内酰胺类抗性基因在总基因中占比高于磺胺类基因,磺胺类基因中以sulI为优势基因.相关性分析表明,Ⅰ型整合子是加速抗性基因传播的重要因素.研究有助于了解该地黄河水体抗性污染现状,可为黄河中下游流域抗性基因风险评估提供理论支撑.     

磺胺甲唑对海水养殖废水处理过程中抗性细菌及抗性基因的富集作用

抗生素在海水养殖过程中大量使用,但仅有少部分被生物体利用,含有抗生素的废水进入水处理系统后,抗生素、抗性菌和抗性基因的响应过程尚不完全清楚.应用缺氧/好氧移动床生物膜反应器（A/O-MBBR）处理含磺胺甲唑（SMX）的海水养殖废水,探究在SMX选择压力下,反应器内抗生素和抗性基因丰度的变化规律,以及微生物群落和可培养的抗性细菌种群的响应.结果表明,在进水SMX浓度为500 μg·L^-1,水力停留时间为8 h,SMX加入初期会对NH₄⁺-N和NO₂^--N的去除率有轻微影响,随后逐步恢复;同时去除约32%的SMX,且78%以上SMX在缺氧区完成;抗性基因在缺氧区富集明显高于好氧区,在缺氧区磺胺类抗性基因（sul1）绝对丰度上升2.43 log,磺胺类抗性基因（sul2）上升1.71 log;而在好氧区,sul1 绝对丰度上升1.17 log,sul2 上升0.91 log.抗性平板培养结合高通量测序表明,假交替单胞菌属（Pseudoalteromonas）在反应器可培养抗性细菌中占最优势.高通量测序分析发现可培养的抗性细菌假单胞菌属（Pseudomonas）在反应器内占比最高.表明含SMX的海水养殖废水可促进水中抗性基因的富集,部分抗性细菌的数量显著增加.     

好氧反硝化菌的化学-物理法诱变育种研究

以实验室SBR反应器分离出的好氧反硝化菌(WXZ-17)为原始菌株,以硫酸二乙酯(DES)为诱变剂进行化学诱变。通过反硝化性能测定筛选较好的正突变体1号,其NO3--N还原率比原始菌株WXZ-17高20.33%,做为物理诱变的出发菌株以紫外线为诱变剂进行物理诱变,优选出的1～6号的NO3--N还原率达到56.11%,比原始菌株WXZ-17号的NO3--N还原率高24.4%,且NO2--N基本没有积累。通过化学—物理相结合的复合诱变法,成功有效地改良了WXZ-17号菌株。     

Mid–trimester hyperechogenic bowel in a fetus of Japanese origin carrying a new mutation of CFTR gene (L548Q)

We present a case of a fetus with hyperechogenic bowel, in which the L548Q mutation was detected in the mother of Japanese origin and the ΔF508 mutation in the father of Caucasian origin. The fetus proved to be compound heterozygous. Research into cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) mutations in this case was triggered by the fact that the fetus had a characteristic hyperechogenic bowel image with normal karyotype and no indications of intrauterine infections. Hyperechogenic bowel is highly indicative of a CFTR gene mutation. The incidence of cystic fibrosis (CF) in fetuses with mid-trimester hyperechogenic bowel is 5%, but once the most frequent mutations have been accounted for, rarer mutations must be investigated. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

磷脂酶高产菌株的筛选、诱变及其在豆油脱胶中的应用

采用以磷脂为唯一碳源的限制性培养基,从富油土样中筛选得到一株磷脂酶活性较高的菌株Achromobacter sp. BIT-56. 经紫外诱变处理后其磷脂酶活力比原始菌株提高了73.3%,进一步采用紫外-硫酸二乙酯(DES)复合诱变后其磷脂酶活力提高了95.6%. 利用该菌株生产的磷脂酶进行豆油脱胶研究,其适宜的脱胶条件:脱胶温度为40 ℃,pH为5.0,加酶量为100 U/kg,加水量为4%,脱胶时间为4 h,在该条件下脱胶油中磷脂的去除率高达75.6%.      

紫外诱变选育高效降酚微生物

用紫外线作为诱变剂,处理由燕化炼油厂污水厂的活性污泥中驯化筛选得到的降酚菌株,好氧条件筛选出2种高效降酚微生物QH2、QH3,分别为紫外线照射2min和3min。通过正交实验可知,温度对QH2、QH3生长影响有非常显著的意义P<0.01,在30℃时生长良好。应用QH2、QH3菌种处理炼油厂含酚废水,菌种能够有效降解较为复杂的含酚污水,且QH2菌种处理效果最佳。     

复合诱变菌处理氨氮废水

采用诱变技术对微生物菌种进行了诱变处理，分别研究了紫外线诱变菌、硫酸二乙酯（DES）诱变菌和复合诱变菌对含氨废水的降解性能。结果表明，复合诱变后获得的变异菌株Z5对含氨废水中NH4^ -N的去除率比单独采用紫外线或DES诱变后获得的菌株有明显的提高。混合菌种对化肥行业废水中COD的NH4^ -N的去除率可以达到95%～98%，出水能达到行业一级排放标准。     

天水市过去116年气温变化趋势及突变分析

天水位于青藏高原东北部的副热带北部边缘,受大陆性季风气候的影响,生态环境脆弱,是研究全球变化区域响应的理想之地。基于天水市1901—2016年的月平均气温资料,运用一元线性回归、5年滑动平均和Mann-Kendall非参数检验等方法分析了过去116年来天水市气温在不同尺度上的变化特征及突变节点。结果表明：天水市1901—2016年气温总体呈上升趋势,气候倾向率为0.058℃?(10a) ^?1。各季节均表现出增温趋势,春季、夏季、秋季和冬季的线性倾向率分别为0.084℃?(10a) ^?1、0.019℃?(10a) ^?1、0.022℃?(10a) ^?1、0.102℃?(10a) ^?1。最冷月份1月及最热月份7月同样表现出增温趋势,线性倾向率依次为0.085℃?(10a) ^?1、0.038℃?(10a) ^?1。年平均气温在1923年和1993年发生了两次突变。春季和秋季突变年与年平均气温基本一致,夏季气温突变存在超前和滞后现象,冬季突变时间为1978年。最冷月份1月平均气温在1977年发生突变,最热月份7月平均气温突变年份集中在2000年之后。总体而言,天水市过去一百多年来,气温呈上升趋势与全球变暖大背景一致。     

高效石油降解菌的选育及其降解特性研究

从石油化工厂附近的污染土壤中分离到三株石油降解菌w1、w2和w3,经鉴定分别是不动杆菌属、芽孢杆菌属和假单胞菌属。初步研究了菌株的生长特性与其降解石油能力的关系,并将w1和w2进行紫外诱变得到诱变菌yw1和yw2。对诱变前后的菌株进行石油降解实验,结果表明,诱变前的菌株在原油浓度为4000mg/L培养液中培养10d,原油的降解率分别为74.34%和77.58%。而诱变菌株10d降解率达到了79.9%和87.3%。同时,诱变菌株还大大提高了对高浓度石油的耐受能力。     

1953-2009年林西站气象要素变化分析

对林西气象站1953-2009年气温、风速、降水量月、季、年观测资料进行了统计,分析了近57年三个要素的年际变化和突变特征,为气象站的迁站资料评估提供参考依据。结果显示,该站近57年平均气温显著升高,平均风速明显减小,两个要素都有明显的突变特征。分析认为,这种变化特征除与区域气候变化的响应有关外,主要与该地城镇的发展及测站周边逐步出现较高建筑物的影响有关。