16S rRNA高通量测序研究集雨窖水中微生物群落结构及多样性

为探究集雨窖水中细菌多样性及功能与主要水质因子之间关系,应用16S rRNA基因-Illumina MiSeq高通量测序技术分析和比较了不同类型集雨水窖中窖水的微生物群落结构及多样性.通过提取4组样品基因组DNA,对16S rRNA V4区测序,共获得用于物种分类的OTU 1605条,涵盖了22门、42纲、71目、115科、146属的细菌.微生物多样性分析表明,窖水具有很高的细菌多样性,不同样品多样性存在差异,细菌优势菌群分布呈现出大量的稀有种和少数常见种的模式.菌群分类发现,拟杆菌门（Bacteroidetes）、变形菌门（Proteobacteria）、放线细菌门（Actinobacteria）、疣微菌门（Verrucomicrobia）和OD1是主要的细菌菌门,其相对丰度占群落的87.1%~94.8%;放线菌门的放线细菌纲（Actinobacteria）、酸微菌纲（Acidimicrobiia）,拟杆菌门的噬纤维菌纲（Cytophagia）、黄杆菌纲（Flavobacteriia）、鞘脂杆菌纲（Sphingobacteriia）,变形菌门中α-变形菌纲（α-Proteobacteria）、β-变形菌纲（β-Proteobacteria）、γ-变形菌纲（γ-Proteobacteria）,疣微菌门丰收神菌纲（Opitutae）、疣微菌纲（Verrucomicrobiae）、Pedosphaerae,OD1的ZB2为纲层次上的优势菌;红细菌属（Rhodobacter）、脱氮单孢菌属（Dechloromonas）、黄杆菌属（Flavobacterium）、不动杆菌属（Acinetobacter）、丛毛单孢菌属（Comamonas）、假单孢菌属（Pseudomonas）、嗜氢菌属（Hydrogenophaga）等优势菌属大多数为具有脱氮除磷功能的反硝化菌和异养硝化-好氧反硝化菌;RDA分析表明,不同环境因子对微生物群落的影响有着明显的不同,即第Ⅱ簇内的菌属主要与反映窖水有机物含量的指标UV₂₅₄、高锰酸盐指数、BOD₅之间呈显著正相关关系,而第Ⅲ簇内的菌属主要与反映窖水氮、磷水平的指标TN、NO₂^--N、NO₃^--N、TP、NH₄⁺-N显著正相关,体现了生态功能的簇内相似性及簇间差异性.研究结果加深了对窖水微生物群落结构和多样性的认识,为深入研究窖水细菌多样性及功能与水质因子之间关系提供了借鉴.     

铁改性石英砂过滤协同控制饮用水含氮消毒副产物和条件致病菌

石英砂在给水工艺中最主要的作用为去除浊度,其固-液界面的微生物作用受到忽视.为了解决普通石英砂(sand)在控制消毒副产物和条件致病菌有限的问题,将普通石英砂改性为铁改性石英砂(Fe-sand),用气相色谱-ECD测定了典型含氮消毒副产物(N-DBPs)和含碳消毒副产物的最大生成势.结果 表明,Fe-sand对卤代硝基...     

再生水补给湖泊中耐药致病微生物分布及影响因素

再生水作为重要的城市补给水源,常用于景观湖泊、河流或湿地的补水.本研究选取以再生水作为唯一补给水源的湖泊—J湖（补水比例100%）为研究对象,通过宏基因组考察了再生水中补给湖泊的抗生素抗性基因（Antibiotic resistance genes,ARGs）和毒力因子基因（Virulence factor genes,VFGs）的分布特征,以识别该城市景观湖泊中耐药致病微生物并考察其分布特征与水质的关系.结果显示,J湖中抗性基因以多药类ARGs和粘附型VFGs为主,相对丰度分别为38.77%±2.74%和21.8%±0.98%;网络分析显示,ARGs与VFGs之间具有显著相关性,表明该湖泊以耐药致病菌为主要的微生物风险.进一步通过宏基因组分箱识别了同时含有ARGs和VFGs的宏基因组装基因组（Metagenomic assembled genomes,MAGs）,即潜在的耐药致病微生物.其中,注释为典型耐药致病菌Acinetobacter和Mycolicibacterium的MAGs在夏季丰度较高.考虑到不同采样时间的水质差异,通过方差分析和冗余分析识别了影响耐药致病菌分布的关键水质...     

城市尾水排海过程中微生物及主要致病菌扩散规律

城市污水处理厂产生的尾水中含有大量微生物尤其是致病菌,排海后不仅对周围人群产生危害而且对海洋生态安全构成威胁.本研究以青岛市麦岛污水处理厂为研究对象,采用高通量测序技术,研究尾水排海过程中的微生物群落结构,分析尾水中致病菌在排海过程中的动态分布及季节变化规律.结果表明,尾水微生物分布在20~27个菌门,优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes),主要分布在44~65个纲,其中优势菌纲主要分布在变形菌门(Proteobacteria);尾水排海过程中的主要致病菌有55种,致病基因与癌症、心血管、免疫系统、传染性、新陈代谢、神经变性等疾病相关,其中,引起人类和动物腹泻、菌血症相关的弓形杆菌属(Arcobacter spp.)、引发院内感染的条件致病菌不动杆菌属(Acinetobacter spp.)及对海产品养殖和捕捞带来威胁的Shewanella hafniensis等占比例较大.     

桑沟湾表层水细菌与生态环境因子的关系

就桑沟湾表层水总异养细菌（H）、几丁质降解菌（C）弧菌（V）含量及C／H、V／H与N、P、水温等9个生态－环境因子间分别作了相关分析，结果表明：在不断增强的环境负荷下，H显出与营养盐（如NO3^-－N、PO4^3-－P等）、COD等大体一致的增减趋势，与水温间有一定的负相关。C、V（及C／H、V／H）的消涨基本与水温相平等，而与溶解氧（DO）相悖。结果意味着该湾水中适冷菌较多、生存时间较长，同时尚有外来中温性细菌，包括部分C、V的加入。     

养鸡场空气中抗性基因和条件致病菌污染特征

集约化养殖场被认为是空气环境中抗性基因和致病菌的重要来源.本研究采集了养鸡场粪便和舍内外空气样本,对其抗生素抗性基因和条件致病菌的种类进行分析,包括五类抗生素(β-内酰胺类的23个基因、四环素23个基因、喹诺酮5个基因、磺胺类5个基因和红霉素2个基因)抗性基因、5种条件致病菌(肠球菌属、大肠杆菌属、葡萄球菌属、弯曲杆菌属和产气荚膜梭状芽胞杆菌属各1个基因)以及一类整合子(int I1)特异基因;并利用荧光定量PCR对检出率较高的典型基因浓度进行检测.结果显示,空气中5类抗生素抗性基因分别检出8、7、2、3和2个,同时检测到两种致病菌.目标基因在舍内空气中的检出率小于等于粪便样本.蛋鸡和肉鸡舍内空气中总细菌基因(16S r DNA)浓度为106copies·m-3,其他典型基因浓度约104copies·m-3,且在舍外的浓度要远低于舍内.抗生素抗性基因和条件致病菌基因在空气中所占比例高于粪便,舍内高于舍外.初步研究结果表明,粪便可能是舍内抗生素抗性基因、条件致病基因以及一类整合子的重要来源.本研究结果将为集约化养殖场抗生素抗性基因和致病菌的来源分析,以及养殖场对周边空气环境污染的风险评估提供基础数据.     

水产致病菌耐药基因的研究

采用纸片扩散法(Kirby-Bauer法)研究不同来源的54株水产细菌对10种抗生素的敏感性,筛选获得耐药菌株并研究其耐药基因。根据GenBank中注册的耐药基因序列,针对不同抗生素的耐药基因设计相应的引物,对耐药基因进行扩增,检测耐药菌株中耐药基因的分布。结果由54个受试菌株中检测出42个耐药株,耐药率为77.8%。其中37株对3种以上抗生素产生耐药,多重耐药率为68.5%。以耐药菌株质粒为模板,扩增磺胺类耐药基因sul2、氯霉素耐药基因cat1、cat2、cat3、cat4、卡那霉素耐药基因aadB、喹诺酮耐药基因gyrA,结果显示:sul2基因阳性9株,3株氯霉素cat2阳性,4株氯霉素cat3阳性,1株氯霉素cat4阳性,3株aadB阳性。质粒上耐药基因的检出率分别为50%、27%、36%、9%、60%。     

石灰投加与搅拌对生态厕所的灭菌效果

以发展中国家农村地区的卫生条件改善为目的,开展了简易生态厕所的粪便堆肥处理实验。在投加石灰作为抑菌剂的条件下,研究了搅拌混合对杀灭致病微生物的影响,以及使堆肥终产物达到可接受风险值所需的最佳搅拌条件。实验确定了石灰的投加量,并应用Beta-Possion模型对堆肥处置过程中致病微生物对暴露人群的健康风险进行评价,从而从健康风险控制的角度确定了最佳的搅拌次数。研究结果表明,石灰投加量约占堆肥干重1.5%,手动搅拌50次,经搅拌后放置12 h能达到可接受的风险值(3.2×10-5)。     

中国边缘海沉积物中抗生素抗性基因和致病菌的组成特征

抗生素抗性基因作为一种新型“污染物”已经受到广泛关注.研究边缘海中抗生素抗性基因和人类致病菌的组成特征,有助于深入认识海洋环境中抗生素抗性基因的起源和海洋致病菌的潜在健康风险.使用基于高通量测序的宏基因组学分析方法在中国边缘海沉积物中发现了多种抗生素抗性基因,主要以多重耐药基因为主,其中南海沉积物中抗生素抗性基因的总丰度约是黄渤海的2倍.与中国边缘海相比,珠江口沉积物中抗生素抗性基因丰度更高,与人类常用抗生素（如磺胺类、氨基糖苷类、β-内酰胺类、四环素类等）的耐药性更为相关.此外,中国边缘海沉积物中几乎没有发现质粒携带的抗性基因,而珠江口有约20%的抗性基因由质粒携带.中国边缘海沉积物中主要人类致病菌种包括肺炎链球菌（24.4%）、肺炎克雷伯菌（19.9%）、无乳链球菌（9.2%）、铜绿假单胞菌（6.9%）等.珠江口沉积物中致病菌群落组成与中国边缘海显著不同,副溶血性弧菌和空肠弯曲杆菌的丰度相对更高.上述研究表明,中国边缘海沉积物中存在高多样性的抗生素抗性基因和人类致病菌,人类活动干扰可导致其污染水平提高.     

生物膜慢滤对二级出水中条件致病菌和有机物去除效能

城市污水处理厂的二级出水中含有大量条件致病菌,对人体健康构成了潜在威胁。以污水厂二级出水为处理对象,探究慢滤工艺在不同运行条件下(进水碳氮比、钙离子浓度、酸碱性)对水中条件致病菌(铜绿假单胞菌、军团菌和鸟分支杆菌)和溶解性有机碳(dissolved organic carbon, DOC)的去除效能,并对条件致病菌的含量与DOC和大肠杆菌的浓度分别进行相关性分析。结果表明：在滤速5 cm/h条件下,改变进水水质条件,生物膜慢滤对条件致病菌和DOC的去除效果均优于无生物膜慢滤,当C/N为10,ρ(Ca²⁺)为60 mg/L,pH值为7时,生物膜慢滤对条件致病菌的去除效果最佳;在最佳运行条件下,生物膜慢滤出水中条件致病菌含量与DOC浓度呈正相关;除ρ(Ca²⁺)外,在其他最佳运行条件(C/N为10,pH值为7)下,生物膜慢滤出水中条件致病菌的含量与大肠杆菌浓度均呈正相关。综上,生物膜慢滤工艺可以有效去除二级出水中的条件致病菌和有机物,可作为二级出水深度处理的有效方式,并为再生水回用过程中的水风险提供安全保障。