城市污水生物处理过程中结合型和游离型胞外抗生素抗性基因的产生特征

胞外抗生素抗性基因是抗性基因的重要存在形式,可能通过转化重新进入细胞表达抗药性.因此其具有严峻却隐蔽的健康风险,且不同形态胞外抗生素抗性基因的风险存在显著差异,然而当前针对胞外抗性基因风险的研究极为稀少.本研究以序批式活性污泥反应器(SBR)为例,考察了污水生物处理过程中结合型和游离型胞外抗性基因产生的时空特征,以及曝气强度和污泥负荷的影响.结果 表明,SBR启动期2种胞外抗性基因均大量产生,且游离型胞外抗性基因的增加倍数和持续时间高于结合型:稳定运行后2种胞外抗性基因的丰度显著下降.从胞内外抗性基因的比重来看,好氧阶段以胞外抗性基因为主,且游离型胞外抗性基因比例达60％以上;厌氧阶段以胞内抗性基因为主,且结合型胞外抗性基因比例升高(7.5％～31.9％);出水中游离型胞外抗性基因占据绝对优势,比例达66.5％ ～ 86.9％.曝气强度提高使2种胞外抗性基因丰度显著提高,但游离型胞外抗性基因提高程度(2.2倍～12.2倍)高于结合型(2.1倍～62倍).污泥负荷提高同样导致2种胞外抗性基因丰度提高,但游离型胞外抗性基因提高程度(1.3倍～7.8倍)低于结合型(1.9倍～ 13.3倍).研究表明,大量胞外抗性基因将在污水生物处理过程中产生,并随污水排放至环境中,是水环境中抗生素抗性基因(ARGs)的重要来源之一.     

农田生态系统中抗生素抗性基因迁移扩散的研究进展

农田生态系统是抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)向人体传播的重要环境,其中农产品的食用是抗性基因暴露的主要途径之一。施肥等农业活动改变了农田中抗性基因及其宿主菌的组成,而复杂的微生物活动使抗性基因及其宿主菌进一步转移到农作物体内。近年来,PCR、宏基因组测序和外源基因标记等方法的进步不断拓宽了ARGs的研究思路。水平基因转移可促进ARGs快速向更广泛的宿主菌进行迁移,尤其是存在迁移到人类致病菌中的风险。为了深入探明ARGs在农田生态系统中的迁移途径和优势宿主菌,文中结合国内外研究进展,阐述了农田生态系统中ARGs的来源、分布传播,介绍了农田生态系统抗性菌和抗性基因的主要研究手段,总结了抗性菌和抗性基因在农田生态系统中的传播途径和扩散机制。基于当下研究的不足展望了继续深入探索的方向,为今后进一步探索ARGs在农田生态系统中的迁移机制提出了设想,以期降低潜在的食品安全和人体健康风险。     

海洋环境中抗生素存在与环境行为研究进展

由于抗生素的频繁使用和排放，抗生素不断排放进入水环境，表现为“持续存在”的状态，对生态环境系统造成长期、持续的环境风险，由此导致的环境污染和细菌耐药性是我国及全球都亟待解决的重大环境问题.抗生素持久性的选择压力会产生抗生素抗性基因（antibiotic resistant genes,ARGs），其在环境中的持久性残留，在菌群间的迁移、传播和扩增，比抗生素残留本身对生态环境的危害更大.随着海洋资源与环境的持续开发与利用，海洋正逐步成为抗生素和ARGs的重要储存库，海洋环境中的抗生素和ARGs对海洋生态环境和公众健康的威胁同样不容忽视.本文对海洋环境中抗生素的来源、赋存、迁移转化和生态风险等研究进行分析梳理，对海洋环境中ARGs的环境行为进行综述，以期为海洋环境中抗生素和ARGs环境行为和风险评估研究提供参考，最后对相关研究的发展趋势进行了展望.     

土壤环境中四环素抗性基因向病原菌的转移研究

抗生素抗性基因（Antibiotic resistance genes,ARGs）已被公认为环境中的新型污染物,水平基因转移是ARGs传播与扩散的主要途径,纯培养体系下ARGs的水平基因转移（Horizontal gene transfer,HGT）已经多有报道,HGT的分子机制也已被充分挖掘。然而,环境中的ARGs在自然条件下是否能够转移到人类致病菌中目前仍然未知。为了探究沙门氏菌是否能够在自然条件下从施肥土壤中获得ARGs并在土壤中长期存活,将含有大量四环素敏感型沙门氏菌的粪肥施入3种土壤,并对土壤进行淹水或不淹水处理,90 d后分离四环素抗性沙门氏菌。结果表明,沙门氏菌未通过HGT获得四环素抗性基因并在土壤中长期存活。从红壤中分离到3株具有四环素抗性的疑似沙门氏菌,经过生理生化和16S测序鉴定确定它们均为产H2S的大肠杆菌,经HT-q PCR检测,它们均携带多种ARGs。对其中携带ARGs种类最多的T2菌株进行全基因组测序与分析,结果表明T2携带了两个长度分别为40.48 kb的IncX1型和93.31kb的IncY型质粒,15个基因岛,与COG数据库比对得到了3 807个注释基...     

抗生素抗性基因在环境中的来源、传播扩散及生态风险

近年来,由于抗生素的滥用首先诱导动物体内产生抗生素抗性基因(antib iotic resistance genes,ARGs),从而加速了抗性基因在环境中细菌间的传播扩散.目前,抗生素抗性基因作为一类新型环境污染物,在不同环境介质中的传播、扩散可能比抗生素本身的环境危害更大.本文针对抗生素抗性基因在地表水、地下水、医疗废水、城市污水处理厂、养殖场、土壤、沉积物以及大气环境中的来源、分布、传播情况以及国内外最新研究动态进行综述.分析了抗生素抗性基因在环境中的潜在传播途径及其可能影响因素,并指出光照,厌氧,高温处理可以有效遏制抗生素抗性基因在环境中的传播和扩散.揭示了抗生素抗性基因可能造成的生态风险,针对我国对该类污染物的研究现状,提出了今后的研究重点.     

抗生素单一及联合暴露对RP4质粒介导的抗性基因水平转移的hormesis效应研究

抗生素滥用导致的抗性基因(ARGs)泛滥问题引起人们的日益关注。目前关于抗性基因的研究主要集中在环境监测方面,但是关于抗生素对ARGs传播的影响研究还相对缺乏。质粒是ARGs传播的重要载体,因此以基于RP4质粒的大肠杆菌(E.coli)接合转移体系为研究对象,探讨了盐酸四环素、甲氧苄啶、磺胺氯哒嗪、磺胺异唑在单一暴露条件下对RP4质粒接合转移的影响。根据单一暴露的结果设计混合抗生素的浓度比,探究抗生素联合暴露实验对质粒接合转移的影响。结果表明:在单一暴露条件下,只有盐酸四环素对含有四环素抗性的RP4质粒的接合转移频率有低促高抑的hormesis效应;在联合暴露条件下,对RP4质粒接合转移无促进作用的抗生素会抑制四环素的hormesis效应,这一定程度上降低了抗生素的环境风险。并且用受体理论解释了抗生素对质粒接合转移的hormesis效应产生机制,为目前尚无定论的hormesis受体理论机制提供了证据支持。     

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。     

环境中抗生素及其生态毒性效应研究进展

近年来,越来越多的抗生素类药物用于在医疗、畜禽和水产养殖业。由于其机体代谢率低,大部分以原药或代谢物的形式经由尿液和粪便排出体外进入环境中,造成抗生素在水体和土壤等环境介质中的残留。这些残留的抗生素会导致潜在的环境风险,其中最严重的是会诱发和传播各类抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs),进而对人类健康产生威胁。本文介绍了环境中抗生素的来源,归趋和残留状况,并且对其所引起的生态毒性效应以及ARGs进行总结,最后指出了目前研究中存在的问题,并对未来研究进行了展望。     

淡水环境中抗生素抗性基因的来源、归趋和风险

近年来淡水体中抗生素耐药菌及抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的广泛分布和快速传播已成为全球性的环境健康热点问题,国内外学者围绕淡水环境中ARGs的主要来源、多介质分布、转移机制及ARGs与微生物群落的互作机制开展了一系列研究.本文综述了医疗废水、污水处理厂尾水和养殖废水...     

抗生素抗性基因在生活及工业混合废水处理系统中的分布和去除

抗生素抗性基因(ARGs)由于其广泛的传播与转移,成为日益严峻的环境问题。污水处理厂(WWTP)被公认为ARGs的主要来源之一。膜生物反应器(MBR)是一种新型污染物去除工艺。在一个具有传统生物处理和膜系统处理的城镇污水处理系统的进水中,检出17种ARGs,并首次检出甲氧苄啶类ARGs。进水中sulΙ基因的绝对丰度最高,随后依次是tet C、sulⅡ、tet W、dfr A1、flo R和dfr A13基因。不同的处理系统去除同一种ARGs效果各不相同,MBR对ARGs去除效果显著优于传统生物处理工艺,同一个处理系统处理不同类ARGs,四环素类ARGs被去除的效果显著优于其他ARGs被去除的效果,绝对丰度下降了3.8个数量级。ARGs没有真正意义上的去除,只是从水体转移到污泥中,污泥中的ARGs不断积累。     

我国土壤中抗生素抗性基因污染的消减策略

近年来,土壤环境的抗生素耐药性问题日益严重并逐渐成为威胁人类和动植物健康的全球性挑战。抗生素抗性基因(ARGs)是耐药性在土壤中传播的重要载体和指示物质,寻找合适的策略以降低其在土壤中的丰度及传播风险是当前和今后一个时期深入推进生命-生态一体化健康的主攻方向。ARGs进入土壤的途径主要包括粪肥施用和废水灌溉。针对不同来源,利用好氧堆肥和厌氧消化等阻控技术可从源头有效阻止ARGs进入土壤。当ARGs不可避免地进入土壤后,则仍需前瞻性研究和使用噬菌体、生物炭等ARGs污染土壤原位修复技术并深入开发植物间作等调控技术以构建免疫型土壤微生态环境。该文从阻控、修复和调控3个技术层面对ARGs去除效果和技术优劣势进行归纳,以期为土壤ARGs消减的技术开发和实际应用提供参考。     

纳米材料对环境抗生素抗性基因污染扩散影响的研究进展

抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的环境扩散严重威胁了人类健康和生态安全。除抗生素滥用所产生的选择性压力以外,其他环境物质也能影响ARGs的传播。而纳米材料的广泛应用使其不可避免地在环境中扩散并进而影响ARGs的环境分布。因此,笔者综述了近年来纳米材料影响ARGs污染扩散的研究,并探讨了纳米材料对ARGs传播的影响机制,旨在深入理解ARGs的环境扩散行为,为ARGs环境控制及纳米材料非毒性环境效应的评估提供理论和技术支持。     

城市社区农贸市场空气微生物及抗生素抗性基因研究

社区农贸市场活禽交易区是城市重要的人畜交叉感染区域,区内高存量的微生物和抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)可通过粪便、冲洗水、空气等介质传播扩散。而空气介质中通过微生物气溶胶形式的传播途径,因其隐秘性、持久性的特点而对社区居民健康构成严重威胁。本文研究了深圳市某典型社区农贸市场内空气微生物及抗生素抗性基因。结果表明,活禽交易区可培养细菌浓度高达105CFU·m-3,远高于一般室内区域(103CFU·m-3),其中PM2.5精细颗粒物(0.65~3.3μm)中所含菌量占总菌量42%以上;活禽交易区空气介质中,抗生素抗性基因tet G、tet W、sul1和sul2检出率达70%以上,其绝对浓度在10~4~10~9copies·m-3之间;周边环境空气样品中,随着与活禽交易区距离的增加,空气微生物及抗生素抗性基因含量呈显著下降趋势。结果表明,农贸市场活禽交易区是微生物和抗生素抗性基因的一个重要储存库,活禽交易区空气会严重影响农贸市场及其外周边空气质量。     

土壤环境中抗生素抗性基因污染研究进展和热点分析

近年来,土壤环境中抗生素抗性基因(ARGs)污染引起广泛关注。以Web of Science核心数据库和万方数据库文献资料为数据源进行文献计量学分析,从年发文量变化、不同国家贡献及研究主题演变(基于关键词)等方面对土壤环境中ARGs污染相关研究进行剖析,以此探讨国内外该领域的研究现状、热点和发展。结果表明,土壤中ARGs污染相关研究的发文数量快速增长。我国文献在发文数量、论文被引频次方面具有重要影响,表明我国在该领域有较强的国际学术影响力。关键词聚类分析表明该领域的研究方向主要集中在以下5个方面：(1)土壤中携带ARGs的微生物及其环境行为;(2)土壤环境中ARGs的来源和持久性;(3)土壤环境中ARGs的传播和消减方法;(4)土壤中共存物质对ARGs丰度和迁移行为的影响;(5)农业生产活动对土壤环境中ARGs污染的影响。同时,在介绍ARGs常用检测方法以及土壤环境中ARGs污染来源和分布的基础上,剖析影响ARGs在土壤中传播的多种因素,探讨土壤环境中ARGs的消减方法,并指出当前研究尚存的不足之处以及今后的研究方向。该文可为未来土壤环境中ARGs污染领域的研究和风险管控提供参考。     

水产养殖环境中抗生素抗性基因（ARGs）的研究及进展(Research Advancement of Antibiotics Resistance Genes（ARGs）in Aquaculture Environment)

抗生素在现阶段的水产养殖中具有不可替代的作用,但长期滥用抗生素会诱导水生动物体内产生携带抗性基因(ARGs)的细菌株,尤其是多重耐药性菌株的产生将使得各种疾病的治疗更加棘手.抗性基因一旦被排泄到水产环境中不仅会对养殖区域和周围的环境造成潜在的基因污染,而且还会通过各种可移动遗传元件如质粒、转座子、整合子等的水平迁移作用进入其他致病菌和环境细菌中,对人类的健康安全构成潜在的威胁.论文对抗生素抗性基因在水产养殖业中的来源、污染现状、潜在的传播途径和相关的检测方法进行了综述,指出了开展水产养殖业中抗生素抗性基因污染研究的必要性,建议政府和有关部门尽快进行水产养殖业抗生素抗性基因的污染机理与控制对策研究.     

农田土壤抗生素抗性基因与微生物群落的关系

抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)作为一种新型环境污染物,近20年来在农田土壤中广泛富集,促进了耐药性的传播.土壤微生物群落在农业种植下也发生了极大的变化,由于ARGs的传播扩散与微生物息息相关,因此关于两者之间关系及相互作用的研究急速增加.本文通过综述近几年的国内外研究成果,概述了农田土壤ARGs的分布现状和优势微生物群落的变化情况,从农业种植模式、有机肥施用情况、施用有机肥的种类、土壤理化性质和土壤污染影响等角度总结ARGs富集与优势微生物群落、微生物多样性变化的关系,指出耐药菌的变化情况,基于当下研究的不足展望了继续深入探索的方向,为今后进一步深入探索两者间的科学规律提出了设想.     

基于宏基因组学解析不同污水处理系统的耐药基因组分布特征和传播机制

污水处理厂是向水环境中传播抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)的热点。与城镇污水相比,工业园区废水成分复杂、污染物浓度高,更有利于ARGs的增殖和扩散。为探究不同类型废水环境的ARGs组成特征和潜在的传播风险,采用宏基因组学技术分别对城镇生活污水处理系统(W1-SD)、工业园区废水处理系统(W1-SI)和2个城镇综合污水处理系统(W2-LH1和W2-LH2)进行取样调查。结果显示,多重耐药类、磺胺类、氨基糖苷类和杆菌肽类抗性基因是废水环境中的主要耐药类型,Ⅰ型整合子、转座酶基因等可移动遗传元件(MGEs)对sul1、aadA和ereA等基因亚型的增殖扩散发挥了关键作用,通过序列分型发现质粒型ARGs的相对丰度更高,尤其是在进水样品中,氨基糖苷类和磺胺类等抗性基因是主要的质粒型ARGs;污水处理过程削减了ARGs多样性,且经过二次沉淀工艺,ARGs丰度均明显降低,但在W1-SI和W2-LH2中,后续的深度处理工艺又使ARGs丰度升高;与城镇污水处理系统相比,W1-SI的ARGs组成更为稳定,最终排水中富集了较高丰度的质粒型ARGs,同时识别...     

污水处理厂空气介质抗生素抗性基因的分布

考察了污水处理厂空气介质中典型的抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)污染水平和浓度分布,并通过16S r RNA高通量技术对样品进行亲缘性及溯源研究。结果表明,在污水厂空气样品中8种抗生素抗性基因的检出率均超过50%,其中tet C、sul1、sul2和erm B检出率为100%。在曝气池和污泥脱水车间空气样品中8种抗性基因检出率均为100%。对其中的sul1、sul2、tet G和tet X共4种ARGs的定量分析结果表明,以上4种基因的相对浓度范围在102~105copies·ng~(-1)DNA之间,与邻近居民区空气样品抗性基因浓度处于同一水平;空气样品16S r RNA高通量测序聚类分析结果显示,居民区空气与污水厂园区内空气有较高的种群相似度,污水厂处理单元对其邻近区域的空气介质微生物组成影响较大。     

海洋环境中抗生素抗性基因研究进展

抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）作为一种危害人类和生物健康的新污染物,已成为21世纪人们面临的重大挑战之一.海洋是人类活动产生的ARGs的潜在储库,但目前人们对海洋环境中ARGs的来源、污染水平、传播路径、健康影响等的认知较为缺乏,相关研究尚处于起步阶段.本文在总结国内外最新研究的基础上,综述了国内外海洋环境中ARGs的研究进展,重点探讨了海洋环境中ARGs的来源、不同海域ARGs的污染现状、环境因素对海水和沉积物中ARGs组成的影响等,并进一步分析了海洋环境中ARGs的潜在生态和健康风险,以期为未来海洋环境中ARGs污染的相关研究和监管提供参考.     

抗生素抗性基因在典型行业和市政污水中的污染特征及消减研究进展

抗生素在养殖、制药及医疗卫生行业中的广泛使用导致环境中的抗性细菌(Antibiotic resistance bacteria,ARB)及抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)浓度日益增加,甚至已经威胁到人体健康.本文在总结大量文献的基础上,阐述了ARB和ARGs在抗生素典型行业(包括养殖业、制药业和医疗卫生业)和市政污水中的污染特征,重点介绍了污水处理系统(Wastewater treatment plants,WWTPs)不同处理工艺对抗性细菌和抗性基因消长的影响及机制,最后针对污水处理系统中抗性基因的消减提出了新的见解,并对今后研究方向进行了展望.