水源型水库抗生素抗性基因赋存特征研究

饮用水水源地中抗生素抗性基因会威胁生态安全和人类健康.为了探究抗生素抗性基因(Antibiotic Resistance Genes,ARGs)在金泽水源型水库中的赋存特征,以及水库净化措施对抗生素抗性基因的净化作用,选择微生物活性较高的夏季时期采集水样,采用高通量荧光定量PCR和16S rRNA实时荧光定量PCR进行研究.结果表明,该水库检出62种ARGs;多重抗药类、氨基糖苷类和磺胺类ARGs为水库内占主导的抗性基因.抗生素抗性基因绝对丰度从水库的预处理区至生态净化区,再至输水区呈逐渐降低的趋势,表明水库净化措施对削减ARGs含量有一定作用.抗性基因丰度与可移动基因元件(Mobile Genetic Elements,MGEs)丰度存在显著相关性(p0.05),表明MGEs对ARGs的水平转移、传播和富集具有重要作用.     

北京地区菜田土壤抗生素抗性基因的分布特征

为研究北京地区菜田土壤抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的污染状况和分布特征,采集了11个长期施用粪肥蔬菜基地的温室土壤和大田土壤,进行了抗生素以及ARGs种类和丰度的检测.结果表明,菜田土壤中四环素类抗生素残留量最高,其次为磺胺类抗生素,温室土壤抗生素残留普遍高于大田土壤.温室和大田土壤磺胺类抗性基因sul1、sul2和四环素类抗性基因tet L的检出率均为100%.温室土壤的Ⅰ类整合子(int I1)检出率比大田土壤高1.5倍.定量PCR的检测结果表明,菜田土壤中sul2和tet L的相对丰度介于10-4~10-2之间,温室土壤sul2和tet L的相对丰度普遍高于大田土壤.sul2的相对丰度与磺胺二甲嘧啶和强力霉素的含量显著正相关(P0.05),tet L相对丰度与抗生素含量无明显相关性(P0.05).本研究结果对于掌握北京地区农田土壤ARGs的污染现状,以及从ARGs角度评估农艺措施具有重要的指导意义.     

武汉城市湖泊抗生素及抗性基因的污染特征研究

为研究武汉城市湖泊抗生素及抗生素抗性基因的污染水平与分布特征,文章采用超高效液相色谱-质谱法和荧光定量PCR法对南湖、沙湖和东湖水体及底泥中12种抗生素、9种ARGs及Ⅰ类整合子intI1进行定性和定量分析。结果表明,湖泊水体及底泥中均以喹诺酮类抗生素污染为主,浓度范围分别为51.43～105.62 ng/L和9.01～12.93 ng/g。10种目标基因中,tetG、tetM、sul1、sul2、qnrD及intI1的检出率均为100%。磺胺类抗性基因sul1的相对丰度最高(2.39×10~(-2)～3.99×10~(-1)),属于优势抗性基因。intI1含量与4种抗性基因含量(tetG、tetM、sul1及qnrD)、ARGs总量之间均存在显著正相关关系(P0.05),说明intI1是ARGs在城市湖泊环境中进行水平基因转移的重要媒介。冗余分析表明四环素类、喹诺酮类抗生素污染和intI1含量是影响湖泊水体、底泥中ARGs丰度及分布的重要因素。     

废水处理系统中抗生素抗性基因分布特征

废水处理厂被认为是抗生素抗性基因(ARGs)的重要污染源.为探究抗性基因在进水状况复杂的废水处理厂沿程的分布变化特征,选取以生产抗生素为主导行业的某化工园区废水处理厂,使用实时荧光定量PCR对废水处理厂沿程ARGs的种类、丰度变化进行研究.结果表明,废水处理厂水体中检出16种ARGs,四环素类、磺胺类ARGs为废水处理厂中占主导的抗性基因,并检出可移动遗传元件int I1,其丰度与磺胺类抗性基因的丰度(P 0. 05,r 0. 95)存在相关性,表明可移动遗传元件int I1可能促进了磺胺类抗性基因的迁移和转化.园区医药企业以合成大环内酯类抗生素为主,由于选择性压力,园区废水中,erm B抗性基因的绝对丰度远远高于其他废水中erm B的绝对丰度.废水经过废水处理厂生物处理工艺,总ARGs绝对丰度下降了1. 16个数量级,经过芬顿工艺处理后,总ARGs绝对丰度下降了2. 46个数量级,表明该废水处理工艺中深度处理工艺对ARGs的去除效果优于生物处理.高浓度、可移动的ARGs已经存在于水体中,如果没有得到有效治理,从废水处理厂排出,将给环境带来高度风险.     

长江口近岸地区抗生素抗性基因与微生物群落分布特征

由于抗生素的大量使用,环境中微生物对抗生素的抗性不断增加,抗生素抗性基因(ARGs)问题越来越严重,严重威胁生态安全和人类健康.为研究长江口近岸地区水体和底泥沉积物中的ARGs和微生物群落的分布特征,通过野外调查采集了8个站点的水样和沉积物样本,对2种磺胺类抗性基因(sul1、sul2)、6种四环素类抗性基因(tetM、tetC、tetX、tetA、tetO、tetQ)、1种整合子基因intI1、16S rRNA基因和微生物群落进行检测分析.结果表明,长江口近岸地区10种抗性基因的检出率为100%.其中,整合子基因intI1和水样中多种ARGs呈显著正相关关系.变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidota)是长江口近岸地区水环境中的优势菌门;Chloroplast为水体中的主要菌属,Chloroplast和Nitrospira为沉积物中的主要菌属.在水体中,硝化螺旋菌门(Nitrospirota)是4种四环素类抗性基因(tetX、tetA、tetO和tetQ)共同的潜在宿主;在沉积物中,Sva0485是sul1和intI1的共同潜在宿主.微生物群落的分布...     

某集约化肉鸡饲养场PM2.5中抗生素抗性基因的分布特征

集约化家禽饲养场是抗生素抗性基因(ARGs)的重要来源,而PM_(2.5)作为ARGs可能向人体暴露的重要途径还未得到很好地研究.本文采集了集约化肉鸡饲养场舍内PM_(2.5)和粪便以及舍外PM_(2.5)样品,利用荧光定量PCR(q PCR)进行一类整合子(int I1)、总细菌(16S r DNA)和6类共19种ARGs丰度的检测.结果显示,除blaGES-1和blaSHV-1之外,其余17种ARGs在6类样品中均有检出.磺胺类、四环素类、大环内酯类和氨基糖苷类抗性基因在舍内粪便中丰度较高,达到1. 04×109～3. 27×1010copies·g-1,粪便是饲养场PM_(2.5)中ARGs的主要来源.舍内PM_(2.5)中以磺胺类和大环内酯类抗性基因丰度较高,分别为(8. 9±1. 9)×107copies·m-3和(5. 6±3. 1)×107copies·m-3,且舍内PM_(2.5)中ARGs丰度明显高于舍外. PM_(2.5)质量浓度与16S r DNA、int I1和ARGs丰度呈显著正相关,表明集约化饲养场中PM_(2.5)是空气传播细菌、ARGs和int I1的储存库和传播者. 6类样品中int I1丰度均高于ARGs,同时int I1和ARGs的共存关系表现出了多药耐药性的威胁,易对饲养人员和家禽健康及周边空气环境造成危害.     

林可霉素菌渣堆肥抗生素抗性基因变化分析

为了研究抗生素菌渣堆肥过程中抗生素抗性基因（ARGs）的变化情况,以林可霉素菌渣-糠醛渣堆肥为研究对象,以污泥-糠醛渣堆肥为对照.运用荧光定量PCR技术检测到了堆肥过程中lnuA-01、sul1、ermA、ermB、ermC等5种林可霉素抗性基因和整合子基因intI1的变化情况.结果表明,堆肥化处理可以降解99%的林可霉素残留,两者堆肥ARGs总量绝对丰度均有较大增加,而相对丰度降低5%~22%.同时发现林可霉素菌渣堆肥有助于intI1的富集,表明林可霉素菌渣堆肥存在生态风险.冗余分析显示,ARGs变化受环境因子影响严重,影响顺序为pH值 > 林可霉素残留 > 温度 > C/N.     

纳污河流抗性基因和微生物群落相关性

通过Miseq高通量测序分析和荧光定量PCR技术,研究某纳污河流中四环素类与磺胺类抗性基因（ARGs）的分布特征、传播情况及微生物群落结构相关性.结果表明：在河流地表水与沉积物中均检测到四环素类抗性基因tetA和tetB与磺胺类抗性基因sul1和sul2,四环素类抗性基因和磺胺类抗性基因的绝对丰度分别为5.09×10³~1.26×10⁷,3.94×10⁵~1.32×10⁹copics/L,磺胺sul1抗生素抗性基因丰度显著高于其它基因;河流主要优势菌门为Proteobacteria,Bacteroidetes,Firmicutes,Actinobacteria和Cyanobacteria,其平均总相对丰度占总比例的95.62%,且总体差异较小.抗性基因与微生物群落冗余分析显示,Methylotenera菌属是影响tetA抗性基因分布丰度的主要因素,Dechloromonas和Clostridium sensu stricto 1菌属是影响tetB抗性基因分布丰度的主要因素,Dechloromonas、Clostridium sensu stricto 1和Methylotenera菌属是影响sul1、sul2抗性基因分布丰度的主要因素.     

江苏省代表性水源地抗生素及抗性基因赋存现状

抗生素和抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）是环境中重要的新兴污染物,为探明江苏省代表性水源地多种环境介质中抗生素和ARGs的污染水平及影响因素,于2018年12月和2019年6月采集苏北、苏中和苏南的5处代表性集中式饮用水水源地取水口处水体、表层沉积物和石相附着生物膜样品,对3种介质中10种代表性抗生素浓度、1类整合子酶基因intl1和7种代表性ARGs的绝对丰度进行检测分析.结果表明,5处水源地中目标抗生素和ARGs处于较低赋存水平.磺胺类抗生素在水体、表层沉积物和附着生物膜中的赋存量分别为NF（未检出）~37.4 ng·L^-1,NF~47.3 ng·g^-1和NF~3759.1 ng·g^-1.喹诺酮类抗生素在3种介质中的浓度和含量分别为NF~5.3 ng·L^-1、0.4~32.5 ng·g^-1和NF~4220.9 ng·g^-1.目的ARGs中,sul1、sul2、tetW和tetQ的检出率为100%,其中磺胺类抗生素ARGs,即sul1和sul2基因丰度最高.表层沉积物和附着生物膜中的ARGs丰度相当,高于水体中ARGs的丰度.网络分析结果表明,所属拟杆菌门、变形菌门、厚壁菌门、疣微菌门和放线菌门的细菌最有可能成为代表性水源地中ARGs的潜在宿主,在ARGs的扩散和转移过程中起重要作用.研究结果对于江苏省集中式饮用水源地水环境质量状况评估和水质安全保障具有一定的科学指导意义.     

德兴铜矿区抗生素抗性基因污染特征及其驱动因子

环境抗生素抗性基因(ARGs)污染作为一类新型污染物受到广泛关注.本研究采用高通量荧光定量PCR(HT-qPCR)技术,研究了江西省德兴铜矿矿区周边7个采样点ARGs和可移动遗传元件(MGEs)的种类、丰度和影响因素.结果 表明,德兴铜矿区具有多样的ARGs,个别点位ARGs最大检出数达70种.在相对丰度水平上,个别点...     

应用qPCR方法检测中国近海塔玛亚历山大藻复合种的研究

亚历山大藻属的部分藻种(Alexandrium spp.)能够产生麻痹性贝毒毒素(PST),是重要的有害藻华(HAB)原因种.由于亚历山大藻属中的有毒和无毒藻种形态相似,且海水中亚历山大藻的细胞密度通常很低,因此,高灵敏度、高特异性的分子生物学方法在亚历山大藻检测方面具有重要的应用前景.塔玛亚历山大藻和链状亚历山大藻是中国近海主要的有毒亚历山大藻藻种,大多属于塔玛亚历山大藻复合种第四类核糖体型(GroupⅣ,以往称为“亚洲温带核糖体型”).因此,本研究尝试将实时荧光定量PCR(qPCR)方法用于我国近海塔玛亚历山大藻复合种(GroupⅣ)的快速检测,并对方法的特异性和灵敏度进行了检验.研究表明,所建立的qPCR方法能够特异性地检测我国近海不同海域分离的塔玛亚历山大藻复合种(GroupⅣ),方法具有良好的线性响应关系和较高的灵敏度,最低可检出5个藻细胞,具有良好的应用前景.然而,实验也发现,自我国近海分离的塔玛亚历山大藻复合种的不同藻株之间,以及处于不同生长阶段的藻细胞之间,qPCR检测结果存在显著差异,反映了目标藻核糖体RNA基因拷贝数的差异和变化对qPCR检测结果的影响.因此,建议在将qPCR方法用于不同海域亚历山大藻样品检测时,应采用该海域分离的藻株专门构建标准工作曲线,以减小定量分析误差.     

荧光定量PCR技术在环境监测中的应用研究

实时荧光定量PCR是在PCR基础上发展起来的一种核酸定量技术,此技术灵敏度高,特异性强。目前也已被国内外应用在环境监测方面。如可以用此方法来监测环境中微生物在河流中随季节的变化情况,评价菌的富集情况,快速检测微生物等。随着此技术的不断发展,此方法在环境监测方面将会有广阔的应用前景。     

纤维载体的生物膜CANON反应器的启动特性

为研究纤维载体在CANON工艺中的运行特性,同时接种亚硝化污泥及厌氧氨氧化污泥启动CANON反应器.结果表明经过85 d运行,成功启动了CANON反应器,NRR从0.09 kg·(m3·d)-1提升至0.9 kg·(m3·d)-1并能稳定运行,说明纤维载体有利于富集污泥,反应器内能维持较高的生物量.随着微生物的富集生长,生物膜变厚,反应器的能力提升,反应器中DO达到5 mg·L-1.利用微电极测得生物膜由表及里的DO梯度为0.32~0 mg·L-1,说明生物膜变厚,氧对生物膜的穿透力减弱,亚硝化微生物量降低.荧光定量PCR结果表明,启动前后NOB菌数量维持在较低水平,AOB菌的丰度增长不大,ANAMMOX菌细胞增长了一个数量级.     

生物炭对非常规水源灌溉下土壤-作物病原菌的影响

采用根箱实验,基于定量PCR技术研究非常规水源（再生水和养殖废水）灌溉及生物炭添加后根际土、非根际土及玉米根部病原菌的赋存情况.结果发现,灌溉时间、土壤类型可显著影响土壤中病原菌的整体分布.相较于蒸馏水灌溉下根际土、非根际土的单个病原菌,再生水灌溉下病原菌变化为-0.74~0.17个数量级,养殖废水灌溉下为-0.14~0.60个数量级.生物炭对土壤中病原菌的影响因灌溉水源、灌溉时间而改变,可使再生水及养殖废水灌溉下病原菌检出量最高降低0.35、0.39个数量级.但再生水及养殖废水灌溉可使玉米根部病原菌检出量最高增加1.17、2.20个数量级,生物炭又使非常规水源灌溉下其检出量最高增加0.60、1.08个数量级,带来潜在的健康风险.     

Verification of Bacteroidales 16S rRNA markers as a complementary tool for detecting swine fecal pollution in the Yangtze Delta

To correctly assess and properly manage the public health risks associated with exposure to contaminated water, it is necessary to identify the source of fecal pollution in a watershed. In this study, we evaluated the efficacy of our two previously developed real time-quantitative PCR (qPCR) assays for the detection of swine-associated Bacteroidales genetic markers (gene 1–38, gene 3–53) in the Yangtze Delta watershed of southeastern China. The results indicated that the gene 1–38 and 3-53 markers exhibited high accuracy (92.5%, 91.7% conditional probability, respectively) in detecting Bacteroidales spp. in water samples. According to binary logistic regression (BLR), these two swine-associated markers were well correlated (P < 0.05) with fecal indicators (Escherichia coli and Enterococci spp.) and zoonotic pathogens (E. coli O157: H7, Salmonella spp. and Campylobacter spp.) in water samples. In contrast, concentrations of conventional fecal indicator bacteria (FIB) were not correlated with zoonotic pathogens, suggesting that they are noneffective at detecting fecal pollution events. Collectively, the results obtained in this study demonstrated that a swine-targeted qPCR assay based on two Bacteroidales genes markers (gene 1–38, gene 3–53) could be a useful tool in determining the swine-associated impacts of fecal contamination in a watershed.     

生物硝化池污水中硝化细菌的快速定量研究

实验采用聚合酶链式反应（PCR）技术与最大几率数法（MPN）相结合的MPN－PCR法对生物硝化池污水中的硝化细菌进行快速定量。所用的一对PCR引物是在对硝化细菌的16SrRNA基因进行系统比较的基础上设计合成的，可以扩增出大小为388bp的DNA片段。以从生物硝化池污水中抽提的含硝化细菌DNA的混合DNA为模板，进行PCR扩增并确定合适的扩增条件。运用MPN－PCR法进行定量检测的整个过程可在几小时之内完成。     

Quantification of anaerobic ammonium-oxidizing bacteria in enrichment cultures by quantitative competitive PCR

The anaerobic ammonium-oxidizing (ANAMMOX) bacteria were enriched from a sequencing batch biofilm reactor (SBBR). A quantitative competitive polymerase chain reaction (QC-PCR) system was successfully developed to detect and quantify ANAMMOX bacteria in environmental samples. For QC-PCR system, PCR primer sets targeting 16S ribosomal RNA genes of ANAMMOX bacteria were designed and used. The quantification range of this system was 4 orders of magnitude, from 103 to 106 copies per PCR, corresponding to the detection limit of 300 target copies per mL. A 312-bp internal standard was constructed, which showed very similar amplification e ciency with the target amxC fragment (349 bp) over 4 orders of magnitude (103–106). The linear regressions were obtained with R2 of 0.9824 for 103 copies, 0.9882 for 104 copies, 0.9857 for 105 copies and 0.9899 for 106 copies, respectively. Using this method, ANAMMOX bacteria were quantified in a shortcut nitrification/denitrification-anammox system which was set for piggery wastewater treatment.     

实时荧光定量PCR技术对氨氧化细菌的研究

传统的PCR技术只能实现对核酸的定性检测而无法对其进行定量研究。随着分子生物学技术的发展,在传统PCR技术的基础上发展起来的实时荧光定量PCR技术实现了对核酸的定量研究。该技术是向常规PCR反应体系中加入荧光染料或荧光探针,通过监测PCR反应过程中荧光信号的变化来实现对核酸的定量。实时荧光定量PCR技术具有应用范围广、灵敏度高、操作简单、工作量低等特点,在医学和微生物学领域已广泛地应用于疾病诊断、病毒定量检测、微生物群落结构分析及演替规律的研究。文章综述了该项技术的原理、特点及其在环境氨氧化细菌研究中的应用,同时也指出了该技术存在的问题及其发展应用前景。     

蚯蚓金属硫蛋白定量PCR检测方法及其分子诊断

根据GenBank中蚯蚓(Eisenia fetida)金属硫蛋白(MT)基因序列设计合成引物,采用RT-PCR扩增出目的基因片段,将目的基因片段插入pEASY-Blunt中制备质粒标准品.通过不同梯度稀释倍数的质粒标准品,建立了目的基因MT与内参基因β-actin的SYBR Green I荧光定量RT-PCR检测方法.通过土壤染毒培养实验,将蚯蚓分别暴露于50,500,1000mg/kg 重金属Cd染毒的自然土壤中培养14,28d,研究蚯蚓体内MT mRNA转录水平的表达变化.结果表明,重组质粒测序后显示目的片段序列同源性好,证明所设计的MT、β-actin引物能成功用于蚯蚓MT mRNA的检测.两基因构建的荧光定量标准曲线线性关系分别为0.994,0.999,且PCR扩增效率也皆接近于100%.染毒实验发现,Cd可诱导蚯蚓体内MT mRNA的表达,其表达水平与Cd污染暴露呈现出剂量-效应和时间-效应关系,表明蚯蚓MT基因可作为潜在分子标志物,诊断环境中Cd污染及其暴露水平.