气溶胶中抗生素抗性基因研究进展:以养殖场和医院为例

抗生素在医药和养殖业的大量使用导致耐药菌的出现,加速了抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)在不同环境介质中的传播扩散,抗生素耐药性已成为目前全球卫生、食品安全和发展的最大威胁之一。气溶胶作为ARGs的潜在储存库缺乏系统的研究数据,而通过空气传播具有较高抗生素抗性水平的细菌可能是引起重要疾病的主要传播途径。本文针对养殖场和医院2个抗生素大量使用的典型场所,对气溶胶中ARGs的污染现状、样品采集与检测技术进行综述,并探讨了这一环境污染的潜在风险,表明开展气溶胶中ARGs研究的必要性,并为以后需开展的工作提出几点建议。     

基因决定性格

《环球科学》载文指出，面对同样的困境，有的人很快走出人生低谷，有的人就此一蹶不振。究竟是什么导致了这种差异，一般的解释是性格决定命运。性格又是由什么决定的呢？     

石油污染土壤的生物修复技术及微生物生态效应

利用投菌法和生物刺激法对陕北子长石油污染土壤进行微生物修复研究.通过利用红外分光光度法测定不同处理方法对石油烃的去除效果确定了修复陕北石油污染土壤的最佳方案.修复过程中利用最大可能计数法(MPN)、PCR-琼脂糖电泳法、PCR-DGGE法分别测定了石油烃降解菌数目、催化基因、土壤微生物多样性对土壤微生物生态效应进行研究.结果发现石油污染土壤不同生物处理修复效果为:生物刺激(加入N、P营养物质)生物强化(投加降解菌)其他.土壤中石油烃降解率与可降解石油烃的催化基因含量之间存在正相关关系,修复过程中土壤中的石油烃和烷烃降解菌数量显著多于多环芳烃降解菌数量,投加外源降解菌SZ-1可以显著提高土壤细菌群落的多样性.研究结果有助于深入理解生物修复石油土壤过程中的微生物生态效应变化.     

宁波三江口水域原核生物群落结构分析

首次应用16S rRNA基因-Illumina Miseq高通量测序技术对甬江流域宁波三江口区域的表层水体原核生物群落进行了分析,共获得215 504条高质量序列.多样性指数分析表明,该流域的水体原核生物群落具有较高的遗传多样性和丰富度.菌群分类分析发现,β-变形菌纲(β-Proteobacterium)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)是主要的优势菌群,其相对丰度占总群落的78.88%.对比不同站位的原核生物群落,发现水文环境可能是影响三江口水域原核生物群落组成和结构的重要因素之一.与以往报道对比分析表明,甬江流域分布有多种污水和粪便污染指示菌,其中余姚江污染指示菌的丰度最高,说明其受污染的风险可能较高.病原菌BLASTN分析表明,在种和亚种水平上,分别检出76和18种潜在病原菌,占序列总量的2.19%和0.40%.本研究为系统认识甬江流域原核生物群落结构及生态功能提供了重要基础数据.     

玉门油田污染荒漠土壤石油降解菌多样性

为探索石油污染荒漠土壤石油降解微生物多样性、筛选高效石油降解菌,采用涂布平板法从石油污染荒漠土壤分离具有石油降解能力细菌,采用细菌形态观察和16S rRNA基因序列分析其多样性,并设计特异性引物,对分离细菌降解相关基因进行检测.结果表明,分离的37株细菌分别属于放线菌纲(Actinobacteria)、γ变形菌纲(Gammaproteobacteria)、β变形菌纲(Betaproteobacteria)、芽孢杆菌纲(Bacilli)和α变形菌纲(Alphaproteobacteria),分别占35.14%、32.43%、13.51%、13.51%、5.41%,归属于21个属的34个种类.优势菌属为假单胞菌属(Pseudomonas)、红球菌属(Rhodococcus)、微球菌属(Micrococcus)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)、无色杆菌属(Achromobacter)和葡萄球菌属(Staphylococcus),占总数的51.35%,其中有36株细菌能以石油为唯一碳源稳定生长,对原油有明显的降解能力.在石油质量浓度为1 500 mg/L的基础培养基中,菌株YM43在培养7 d后对石油的降解率达55.47%,另有8株细菌的降解率不低于30.55%,11株细菌的降解率介于10.05%~28.37%,18株细菌的降解率不高于8.05%. PCR检测表明,有25株细菌含有烷烃单加氧酶基因,6株含芳烃双加氧酶基因,6株含联苯双加氧酶基因,4株含萘双加氧酶基因,3株含甲苯双加氧酶基因,2株含邻苯二酚双加氧酶基因.研究显示,石油污染荒漠土壤中可培养细菌具有高度多样性,分离的菌株有较强的石油降解能力,其降解功能与所存在的降解基因有关.      

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.     

石油污染土壤生物修复过程中氮循环功能基因的动态检测

氮循环相关功能微生物在土壤发挥其生态功能中起着重要的作用.为定量分析其中的固氮细菌、反硝化细菌和硝化细菌在石油污染土壤生物修复过程中的演变情况,采用了实时定量PCR技术对其相关功能基因nifH、narG和amoA的拷贝数进行检测.结果表明,污染土壤中nifH、narG和amoA基因拷贝数及其占总16S rRNA基因拷贝数的比例远低于正常土壤,修复后土壤中的同类分析结果与正常土壤接近.表明石油污染物破坏了氮循环相关菌落结构,而生物修复则使其得以恢复.进一步分析了不同修复方式下氮循环功能基因的恢复情况以及土壤中石油烃降解率.也表明同时添加秸秆和菌剂具有最好的修复效果,处理40 d后其nifH、narG和amoA基因拷贝数（以干土计）分别恢复到2.68×106、1.71×106和8.54×104g-1,石油烃降解率达到48%.投加真菌-细菌复合菌剂的效果优于只投加细菌菌剂的效果.本研究结果表明氮循环功能基因的动态监测可以从基因和物种水平上反映土壤修复的效果,为土壤修复的监控和效果评估提供参考.     

一株耐铬细菌的鉴定及其还原铬性能分析

从浙江温州工业区六价铬废水污染的土壤中采样分离得到一株耐铬细菌Y73.16S rRNA基因序列分析表明,该菌株为Staphylococcus(葡萄球菌)属菌,最高可在加有1600 mg·L^-1六价铬(K₂Cr₂O₇)的 LB培养基中生长.该菌为好氧生长,但在3种不同的氧压力下,包括有氧、无氧和兼性无氧(先有氧生长)的条件下都可以还原六价铬,而在兼性无氧(先有氧生长)的条件下达到最高还原效率,可在96 h内将1000 mg·L^-1的六价铬还原83%.另外,该菌株能在较宽的pH值(5~11)和温度(10~50℃)范围内还原六价铬,而最佳反应条件是pH=7 和30℃.随着接种量的增加,六价铬的还原率增加,但接种量超过10%时再增加接种量对六价铬还原的影响不明显.供试的大多数金属离子(50 mg·L^-1)对该菌株还原六价铬的影响也不明显.上述结果说明,菌株Y73有其独特的还原铬性能,以及在处理六价铬污染废水中的应用潜力.     

四环素抗性基因在人工湿地中的去除及累积

以垂直潜流人工湿地系统为试验装置,考察了猪场养殖废水中四环素类抗生素抗性基因(tetW、tetM和tetO)在人工湿地中的去除及累积情况.结果表明,养猪废水中的3种抗性基因均有检出且含量较高,tetW、tetM和tetO的平均绝对含量分别为1.07×1010、4.03×1010和4.92×1010copies.L-1.通过湿地系统处理后,水体中抗生素抗性基因绝对拷贝数和相对表达量均明显降低,tetW、tetM和tetO的平均去除率分别为95.73%、92.21%和95.05%.在系统运行末期,湿地表层土壤和底层土壤中tetW、tetM和tetO的绝对拷贝数和相对表达量均有明显的升高,并且抗性基因在表层土壤中的累积水平高于底层土壤.因此,人工湿地系统可有效降低养猪废水中抗生素抗性基因的绝对及相对含量水平,系统的运行条件可对抗生素抗性基因在湿地系统中的积累产生影响.     

垃圾填埋场中真细菌群落16S rRNA基因的分析

回灌式垃圾填埋场渗滤液中真细菌群落的多样性同样通过不依赖于微生物培养的分析而获得。利用特异性的引物对,选择性地扩增渗滤液DNA中的真细菌16S rRNA基因片断(16S rDNA),并用于构建16S rDNA克隆文库。文库内真细菌16S rDNA的遗传多样性通过限制片断长度多态性分析(RFLP,限制性内切酶Hin PII和Msp I)而获得。初步的结果表明,随机选出的200个真细菌克隆子被分为147个不同的RFLP型(组),当中丰度最高的两个型均仅含有9个克隆子,两者共占所有被分析克隆子的不到10%;克隆子数≥2的型共有21个(包括以上2个丰度最高的型),它们共代表74个克隆子,占所有被分析克隆子的37%;而剩下的126个型均只含有1个克隆子,它们共占整个基因文库的63%。由此可见,李坑垃圾渗滤液中的真细菌具有非常复杂的群落结构。