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高玉玺  李星  赵君如  张忠兴  樊晓燕 《环境科学》2021,42(12):5921-5929
抗生素和重金属复合污染已成为环境领域的研究热点,而关于复合污染对活性污泥系统的生态效应研究聚焦于细菌群落,忽略了仍然发挥重要作用的古菌群落.通过选择阿奇霉素(azithromycin,AZM)和金属铜(Cu)为研究对象,ρ(铜)维持在环境浓度水平(1 mg·L-1),探究低温下不同ρ(AZM)(0.05~40 mg·L-1)对古菌群落、抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)及其交互作用的短期影响及其后效应.结果表明,随着AZM浓度增加,古菌多样性上升,丰富度下降,且在后效应期间有一定恢复;基于微生物全尺度分类发现不同浓度的AZM导致了微生物群落结构的改变,古菌群落结构分为3个组别,而后效应影响不明显;复合污染对丰富类群种群结构的影响大于稀有类群,其中条件稀有菌属(conditionally rare taxa,CRT)与整个古菌群落结构的变化一致;不同类型微生物中均存在抗性与恢复特性不同的特定菌属,对AZM和铜复合污染的响应不同,且丰富类群对复合污染的抗性明显高于稀有类群,其中甲烷鬃菌属(Methanosaeta)、甲烷杆菌属(Methanaohacterium)和甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)是优势的抗性菌属;通过预测分析共得到29种ARGs,且复合污染会引起ARGs的增殖,尤其是高浓度下,但是其对各ARGs亚型的影响存在差异;在胁迫效应和后效应的交互网络中,微生物间、ARGs间及两者之间多为共现模式,其中,条件丰富菌属(conditionally abundant taxa,CAT)是微生物交互网络中的关键菌属;而稀有菌属(rare taxa,RT)在胁迫效应中处于重要生态位;ARGs间的共现与互斥模式均存在;多种古菌属与ARGs呈现正相关,是其潜在古菌宿主,且甲烷短芽孢杆菌(Methanobrevibacter)和甲烷叶菌属(Methanaolobius)可能携带多种ARGs.综上,本研究可为污水处理系统抗生素与重金属复合污染的风险评价及ARGs的削减提供新的思路与理论依据.  相似文献   
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张忠兴  樊晓燕  李星  高玉玺  赵君如 《环境科学》2022,43(10):4536-4544
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sul2ermBmefAtetM-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(sul1sul2)、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.  相似文献   
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