水产养殖环境中抗生素抗性基因的研究进展

为摸清我国水产养殖环境抗生素抗性基因（Antibiotic resistance genes,ARGs）污染状况,统计了当前水产养殖环境水、沉积物和养殖对象中七大类抗性基因的赋存状况,进一步分析了影响其赋存的因素,对未来我国水产养殖ARGs污染研究进行了展望.水产养殖环境中ARGs主要以iDNA形式存在;磺胺类和四环素类抗性基因的丰度和检出率较高,被认为是水产养殖环境主要的ARGs,已受到当前研究的广泛关注;而喹诺酮类、氯霉素类、β-内酰胺类、大环内酯类和氨基糖苷类抗性基因报道的丰度和检出率相对较低.养殖过程中,养殖用药、饲料及养殖模式是影响水产养殖环境ARGs赋存的主要因素,但环境理化因子调节养殖环境ARGs的作用也不容忽视.     

基于活体微生物揭示蚯蚓对污泥耐药基因转归的影响

为削减污泥蚯蚓堆肥产物中耐药基因(ARGs),以无蚯蚓组为对照,采用叠氮溴化丙锭对蚯蚓堆肥样品进行预处理,探究蚯蚓对污泥中活微生物种群及其ARGs的影响.结果显示,与对照组相比,蚯蚓堆肥产物中有机物矿化度与降解量分别显著提升82.5%与5.2%(P<0.05).并且接种蚯蚓使其产物中放线菌门的丰度显著增加了65.6%(P<0.05),而厚壁菌门和拟杆菌门的丰度分别显著降低了74.7%和34.6%(P<0.05).相较于对照组,蚯蚓堆肥致使sul1、sul2、ermF和tetM基因丰度分别显著减少了66.5%、82.8%、72.8%和77.6%(P<0.05),但ermB的丰度显著增加了5.7倍(P<0.05).蚯蚓堆肥产物中intI1基因丰度比对照组显著降低了67.2%(P<0.05),蚯蚓处理后ARGs总绝对丰度为4.19×10¹³copies/g,ARGs总去除率为82.6%,比对照组高45.4%.研究表明,蚯蚓可通过改变活细菌种群结构,减少ARGs潜在活体宿主的丰度,进而降低其传播扩散的潜在风险.     

施肥模式对设施土壤抗生素及抗性基因的影响

采集不同施肥模式下设施菜地表层土壤(0～20cm),对83种抗生素和203种抗性基因(ARGs)进行检测.结果表明,各处理组土壤中共检出14种抗生素、129种ARGs亚型和10种可移动遗传元件(MGEs).四环素类(TCs)是土壤中残留的主要抗生素,β-内酰胺类和多重耐药类抗性基因是主要的ARGs,放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和厚壁菌门(Firmicutes)是主要的细菌门.施肥增加了土壤中抗生素残留和ARGs的多样性及丰度,并且提高了土壤细菌群落α多样性.施用常量有机肥组抗生素、ARGs和MGEs相对丰度最大,有机肥减量可有效降低抗生素和ARGs污染程度,稻壳还田对控制抗生素和ARGs污染具有积极作用.设施菜地土壤中抗生素选择压力、细菌群落结构变化和MGEs是影响ARGs分布的驱动因素.     

玉米芯生物炭对污泥蚯蚓粪中微生物种群及ARGs的影响

较多的抗生素抗性基因（ARGs）积蓄于剩余污泥中降低了污泥蚯蚓粪的农用价值.为削减污泥蚯蚓粪中的ARGs,向污泥中分别添加1.25%和5%（质量比）的玉米芯生物炭（简称玉米芯炭）,以无添加为对照组,揭示玉米芯炭对污泥蚯蚓堆肥过程中微生物种群结构及ARGs的影响.结果表明：添加高含量玉米芯炭显著促进污泥有机质的矿化,提升蚯蚓堆肥产物的电导率和pH值（P<0.05）.同时,添加玉米芯炭能增加污泥蚯蚓粪中细菌16S rDNA和真核生物18S rDNA的丰度,且其丰度均与玉米芯炭添加量呈显著正相关性（P<0.05）.与对照组相比,高含量玉米芯炭污泥蚯蚓粪中变形菌门、拟杆菌门、放线菌门与浮霉菌门的相对丰度分别降低了11.8%、7.1%、33.3%和20%,但厚壁菌门的丰度显著增加了40%（P<0.05）.此外,添加玉米芯炭蚯蚓粪中大环内酯类抗性基因（ermF）和四环素类抗性基因（tetX）的绝对丰度较对照组分别显著降低了32%~45%和13%~31%（P<0.05）,但同时整合子基因（intI1）和磺胺类抗性基因（sul2）的丰度分别显著增加了47%~135%和9%~42%（P<0.05）.研究结果显示,添加玉米芯炭能增加污泥蚯蚓粪中微生物数量和种群多样性,加速有机质矿化,但对ARGs的削减具有选择性.     

宁夏养鸡场粪污和周边土壤中抗生素及抗生素抗性基因分布特征

畜禽粪便中的抗生素及其抗性基因（ARGs）具有潜在的生态风险.为揭示宁夏养鸡场鸡粪和养殖场周边土壤中抗生素和ARGs的分布特征,以宁夏12家不同规模蛋鸡养殖场中鸡粪、周边及施用鸡粪的土壤为研究对象,采用超高效液相色谱-串联质谱法和高通量荧光定量法进行调查研究.结果表明：①鸡粪中四环素类、氨基糖苷类和磺胺类是优势抗生素.不同养殖期鸡粪中抗生素种类和含量不同,育雏期抗生素种类较多和平均含量较高,初产期相反.②周边土壤中仅距离养鸡场20 m处检测到少量抗生素,养殖场对周边土壤中抗生素的分布影响较小;施用鸡粪的土壤中喹诺酮类抗生素含量明显增加.③鸡粪中共检测到ARGs亚型132~168种,主要是氨基糖苷类和四环素类ARGs.育成期ARGs数目最多,初产期最少;育雏期各类ARGs总丰度最高,终产期相反.所有养殖期鸡粪中共存ARGs有110种.④养鸡场周边及施用鸡粪的土壤中共检测到ARGs亚型23~105种,其中氨基糖苷类ARGs数目最多,其次是多药类.养殖场周边土壤中ARGs数目和相对丰度随距养殖场距离的增加而逐渐减少;施用鸡粪的土壤中ARGs数目和相对丰度都明显增高,但低于距离养殖场20 m的土壤.⑤鸡粪中β-内酰胺酶类、氨基糖苷类和大环内酯类-林肯酰胺类-链阳性菌素B类（MLSB） ARGs都存在水平移动风险;土壤中氯霉素类ARGs存在水平移动风险.鸡粪中ARGs与其对应抗生素含量间相关性不显著.⑥不同类型ARGs之间具有相关的共现性：鸡粪中氨基糖苷类ARGs相对丰度与β-内酰胺酶类和可移动元件（MGEs）、多药类与万古霉素类等均呈显著正相关;土壤中氨基糖苷类ARGs相对丰度与四环素类、万古霉素类、磺胺类和MLSB类、四环素类与MLSB类等呈极显著正相关.土壤中各类ARGs相对丰度间的共现性明显强于鸡粪.本研究可为养鸡场选址、蛋鸡规模化养殖抗生素种类及剂量的选择和鸡粪施用提供理论依据.     

渭河杨凌段水系中头孢曲松耐药菌和耐药基因

调研了杨凌抗生素使用和过期抗生素处理情况,研究了渭河杨凌段及其在杨凌境内主要支流中耐药菌（主要为耐头孢曲松细菌）及常见耐药基因的分布特征.杨凌区β-内酰胺类药物占抗生素总用量的55.0%,64.0%的过期抗生素被合理处理;水样中耐头孢曲松细菌平均浓度均大于500CFU/mL,分离到5种气单胞菌（n=44）和1株大肠杆菌;45株（100.0%）菌全部耐受氨苄西林,阿莫西林/克拉维酸和头孢曲松,多重耐药率为95.6%;水样总DNA中ampC,sul1,sul2,sul3,tetB,tetC,tetM,aadA,cmlA,catA,bla_TEM,bla_NDM,aph（2’）-Id和aac（6’）-Ib检出率均为100.0%,15株耐头孢曲松代表菌中ampC与bla_TEM检出率均为100.0%.渭河杨凌段及其主要支流中多重耐药细菌检出率较高,耐药基因多样化.研究可为杨凌区水体中耐药菌污染治理提供参考.     

华中地区供水水库抗生素抗性基因的季节变化及影响因素

为明确华中地区饮用水水源地抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）的赋存特征,本研究选取了11个大型饮用水水源地,分别于2019年秋季和2020年夏季对整合子基因intI1和19个ARGs进行了定量.结果表明,水库环境中ARGs的丰度并不随时间产生明显变化.四环素类、磺胺类及β-内酰胺类耐药基因是华中地区供水水库的优势基因.选取的2种磺胺类ARGs sul1及sul2丰度和检出率均处于较高水平,表明这两种基因是水库环境的优势基因.耐多粘菌素基因mcr-1并未检出,表明我国抗生素限用政策已取得一定效果.与其他环境介质相比,水库环境中ARGs丰度处于较低水平.相关性分析结果显示水质指标与ARGs有一定相关性,表明水质指标可以成为水库环境中ARGs污染的指示指标.由于碳青霉烯类抗生素用量受到严格限制及其易降解的特性,其相应ARGs丰度及检出率均较低;四环素类耐药基因与其他类耐药基因关系密切,基因的水平转移可能是导致该现象的重要因素;intI1虽然整体上与ARGs相关性不强,但仍可能是导致水库环境中个别基因传播扩散的重要因素.     

蚯蚓摄食污泥对其肠道功能区微生物种群及耐药基因的影响

以赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)为实验蚓种, 研究蚯蚓消化污泥前后, 其肠道各功能区微生物种群结构及耐药基因(ARGs)丰度的变化情况.为表征活体功能性微生物, 所取新鲜样品均采用叠氮溴化丙锭(PMA)预处理后, 再进行DNA相关分析.结果表明: 蚯蚓消化污泥5d后, 细菌16S rDNA和真核生物18S rDNA的丰度在其胃中分别显著增加了28.2倍和42.2倍(P<0.05), 而在砂囊和后肠中均显著性降低(P<0.05).此外, 蚯蚓消化污泥使其砂囊中的优势菌门由变形菌门变为软壁菌门, 胃中的优势菌门由拟杆菌门变为厚壁菌门, 而对后肠微生物种群结构的影响较小.对于ARGs而言, 大环内酯类耐药基因ermF、四环素类耐药基因tetX和磺胺类耐药基因sul2在蚯蚓胃中的丰度分别显著升高了1.9×10²倍、8.4×10⁵倍和25.9倍(P<0.05), 而在其砂囊和后肠中ARGs总丰度分别显著下降了11.0倍和45.2倍(P<0.05).基于网络分析结果显示, 蚯蚓摄食污泥可影响其肠道内ARGs宿主细菌的结构多样性.     

氯消毒对产ESBLs菌β-内酰胺酶类抗性基因接合转移的抑制作用

以产超广谱β-内酰胺酶（ESBLs）的大肠杆菌T413和NK5449分别作为供体菌和受体菌进行接合试验,研究氯消毒处理供体菌对β-内酰胺酶类抗性基因接合转移的抑制作用.结果表明,供体菌质粒上的bla_CTX-M和bla_TEM基因可接合转移至受体菌,接合转移频率为6.57×10^-2.当氯消毒接触时间为30min,有效氯浓度在0.25~1.5mg/L时,接合转移频率未出现数量级的降低,而有效氯浓度为2mg/L时,接合转移频率则骤降至2.02×10^-5.在CT值为60（mg·min）/L的各种组合中,4mg/L×15min对接合转移的抑制效果最佳.氯消毒后的供体菌数量与接合转移频率呈正相关.经高剂量氯消毒后的供体菌具有较高的再生长率,但接合转移频率却很低.高剂量氯消毒会损伤供体菌菌体结构和功能,使胞外分泌物减少,阻碍质粒传递.     

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.     

巢湖二氧化碳排放特征及其潜在影响因素

为探讨浅水湖泊CO2排放的时空格局及与CDOM来源组成潜在关联机制,于1月(枯水期)、4月(平水期)、7月(丰水期)不同水文情景下富营养浅水巢湖进行野外观测,采用扩散系数—顶空瓶法观测表层水体CO2浓度(cCO2)和通量(FCO2),并探讨CO2排放的潜在驱动因素,尤其是对CDOM来源组成的响应机制.结果表明,巢湖全湖...     

太湖竺山湾甲烷扩散通量及其驱动机制

选取竺山湾为研究区域,同时选取受人为活动影响较小的湖心区作为对比区域,基于2011年11月至2013年8月逐月连续观测,探讨外源输入及富营养化对CH4扩散通量的影响及其驱动机制,结果表明,竺山湾水-气界面CH4扩散通量显著(P＜0.01)高于湖心区CH4扩散通量,其平均通量分别为(0.193±0.049)mmol/(m...     

不同电导率盐碱土壤固碳潜力

采集内蒙古河套灌区盐碱土壤(电导率EC为0.27mS/cm),利用NaCl调节土壤电导率为(0,10,20,40,80mS/cm),基于稳定碳同位素分析不同电导率土壤添加定量δ¹³C-CO₂后,土壤CO₂吸收量以及土壤难溶性无机碳含量(SIC)-δ¹³C值.结果表明,盐碱土壤能够吸收CO₂,随土壤电导率(EC)升高,土壤CO₂累积吸收量增加, S5(EC=80mS/cm) CO₂累积吸收量比S1(0.27mS/cm)高1.6640mg.土壤SIC含量(R²=0.7080,P<0.05)和土壤可溶性无机碳含量(DIC)(R²=0.6096,P<0.05)与土壤EC显著负相关关系.盐碱土壤吸收CO₂部分固存于土壤无机碳中,外源添加δ¹³C-CO₂,盐碱土壤SIC-δ¹³C值(-5.299‰ ~ -0.8341‰)显著增加.EC为20mS/cm土壤固相保存δ¹³C-CO₂总量最高1.276mg,固存δ¹³C-CO₂总量占土壤吸收¹³CO₂总量比例30.28%最高;EC为80mS/cm固碳量最低为0.2749mg,固存δ¹³C-CO₂总量占土壤吸收¹³CO₂总量比例5.579%.     

DGT和CaCl2提取下冶炼场地及周边土壤Cd固液分配特征

通过梯度扩散薄膜(DGT)和CaCl₂等提取方法,研究了典型冶炼场地及周边多种类型土壤中Cd有效态含量和固液分配特征,并构建回归预测模型.结果表明:场地渣土混合土壤、林地表层和深层土壤中Cd有效态含量较高,DGT提取结果分别为23.2,1.90和2.53μg/kg,农田深层土壤、杂填土和素填土较低,分别为0.03, 0.05和0.03μg/kg.土壤Cd固液分配系数(Kd)在杂填土、素填土、渣土混合土壤中最高,黏土、农田土壤次之,全风化土和林地土壤最低.总体上DGT测定的Kd值高于Ca Cl₂测定结果,CaCl₂土液比、提取液pH值显著影响Kd值结果(P<0.05). CaCl₂提取结果能够通过线性回归有效预测DGT测定的K_d (R²=0.89～0.93).     

干气溶胶复折射率的参数化方案

基于成都市2017年10~12月WS600一体式气象站、AURORA-3000积分浊度计、AE-31黑碳仪以及GRIMM180环境颗粒物监测仪的地面逐时观测数据,结合Mie散射理论数值改进算法与免疫进化算法反演了550nm波长处干气溶胶复折射率（DACRI）的实部（n_re）和虚部（n_i）.通过分析DACRI反演结果与颗粒物质量浓度之比（BC/PM₁,BC/PM_2.5,BC/PM₁₀,PM₁/PM_2.5,PM₁/PM₁₀和PM_2.5/PM₁₀）之间的相关性,利用逐步线性回归方法分别构建了n_re和n_i的参数化方案. n_re和n_i的参数化方案拟合值与实测值之间的相关系数（R）分别为0.54和0.85（P<0.0001）,平均相对误差（MRE）分别为2.31%和15.18%.此外,利用该参数化方案计算的DACRI模拟了一次灰霾演化过程中干气溶胶的散射系数b_sp和吸收系数b_ap,其模拟值与实测值之间的相关系数分别为0.98和0.91（P<0.0001）,平均相对误差分别为7.43%和14.97%.     

强还原与生物炭对土壤酶活性和温室气体排放的影响

本研究设置未修复对照（CK）、土壤强还原处理（RSD）、生物炭修复（BC）以及RSD与生物炭联合修复（RSD+BC）,采用培养实验对比研究不同修复处理对设施蔬菜地土壤酶活性和温室气体（CO₂和N₂O）排放的影响.结果表明：相比CK,RSD和RSD+BC处理显著提高了β-葡萄糖苷酶（βG）、纤维二糖水解酶（CBH）、过氧化物酶（PEO）、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶（NAG）和酸性磷酸酶（AP）的活性以及酶C：P与酶N：P值（P<0.05）,而BC处理对上述5种胞外酶活性的影响并不显著.同CK相比,RSD、BC和RSD+BC处理的CO₂排放量分别提高了10.6、1.1和12.2倍;RSD处理的N₂O排放量亦显著增加,但BC和RSD+BC处理的则显著降低（P<0.05）.与RSD相比,RSD+BC处理的N₂O排放量和综合温室效应（GWP）显著减少了86.9%和37.8%.结构方程模型分析表明：βG与土壤可溶性有机碳（DOC）对CO₂累积排放量具有直接正效应,且βG与CBH通过影响DOC含量间接影响CO₂排放;NO₃^--N和NH₄⁺-N对N₂O累积排放量具有直接显著负效应.综合考虑土壤酶活性和温室气体减排,RSD+BC联合修复效果更佳.