微塑料对河口沉积物抗生素抗性基因的影响

微塑料和抗生素抗性基因都是环境中的新兴污染物,也是近年来的研究热点.为探究微塑料对河口沉积物抗生素抗性基因的影响,在沉积物中添加3种不同的微塑料进行培养实验,主要采用高通量定量PCR方法研究河口沉积物抗性基因种类、丰度、多样性及其变化情况.结果表明,微塑料显著改变了沉积物中抗生素抗性基因结构组成,两种难降解微塑料PVC和PE使得沉积物抗生素抗性基因组成结构显著改变,而可溶性微塑料PVA使得沉积物抗生素抗性基因种类数显著减少;添加PVC、PE和PVA微塑料的沉积物抗生素抗性基因的绝对丰度显著增加,分别为4. 1×10~9、8. 1×10~9和2. 0×10~9copies·g~(-1),添加PE微塑料的沉积物抗生素抗性基因丰度增加了近一个数量级,微塑料显著增加了沉积物抗生素抗性基因的绝对丰度; OLS回归分析显示,抗生素抗性基因丰度与转座子、整合子基因显著正相关,表明可移动遗传元件可能促进了抗生素抗性基因的迁移、传播和扩散.     

水力停留时间对潜流湿地净化效果影响及脱氮途径解析

利用连续进水的垂直潜流人工湿地和水平潜流人工湿地,比较分析了4种水力停留时间对常规污染物去除效果的影响,在最佳水力停留时间下探究了两种湿地内部各基质层硝化、反硝化和氨氧化功能基因丰度以及硝化与反硝化作用强度;通过对两种湿地脱氮影响因素的冗余分析和方差分解分析,得出影响湿地氮去除的主要因素.结果表明,当水力停留时间为24 h时,两种湿地系统对常规污染物（COD、TP、TN和NH₄⁺-N）去除效果最佳,去除率均大于70%,此时湿地内部对NH₄⁺-N和TN的去除率以及硝化和反硝化强度皆表现出沿水流方向逐级递减的趋势;3种功能基因中,反硝化功能基因（nirS）丰度远高于硝化功能基因（nxrA）和氨氧化功能基因（AOB-amoA）.在本研究中,两种潜流人工湿地氮去除能力均受环境因素和微生物因素共同影响,其中,微生物因素对脱氮贡献率最高（55%和48%）.除此之外,TN和NH₄⁺-N的去除率均与DO、基质比表面积、COD浓度和硝化功能基因及反硝化功能基因丰度呈正比,与pH值成反比.因此,为提高两种系统氮去除效果,均可通过提高基质层溶解氧和碳源含量以及适当地降低pH值来实现,水平潜流人工湿地还可通过更换比表面积较大的基质层来显著提高系统脱氮效果.本研究为人工湿地的设计以及最佳水力停留时间的选择提供了理论基础,脱氮途径的定量化解析对深入理解人工湿地氮去除机制以及提高氮素去除率具有重要的指导意义.     

多年蔬菜连作对土壤氨氧化微生物群落组成的影响

为揭示农业生产中长期大量施用化学肥料对土壤硝化过程微生物种群的影响及其与土壤硝化能力的偶联关系,本研究通过在长沙黄兴蔬菜基地采集长期连作蔬菜(20 a以上,VL)和短期蔬菜种植地(2 a左右,VS)表层土壤(0～20 cm),利用末端限制性片段多态性(T-RFLP)和实时定量PCR(Q-PCR)等手段系统研究了蔬菜连作对氨氧化细菌(ammonia-oxidizingbacteria,AOB)和氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)的组成和丰度的影响及其与土壤硝化势的偶联关系.结果表明,长期蔬菜连作显著使得土壤中AOB amoA的组成趋于单一,同时也影响了土壤中AOA amoA的群落组成;RDA分析结果表明,影响AOB amoA群落结构的主要土壤因素为土壤pH以及Olsen-P的含量.土壤中AOA amoA基因拷贝数明显高于AOB,平均为细菌丰度的6倍,但土壤硝化势(PNF)与土壤中AOB amoA基因丰度成显著的正相关,而与土壤中AOA amoA基因丰度没有显著的相关性.尽管多年蔬菜连作对AOB和AOA丰度的影响还不清楚,却使得AOB优势种群富集,土壤硝化能力增强.     

转Bt基因水稻残留秸秆对农田底栖动物的影响

为研究转Bt基因水稻秸秆残留对稻田内底栖动物的潜在影响,利用转Bt基因水稻“华恢1号”及其亲本“明恢63”的秸秆进行稻田填埋试验,分析转Bt基因水稻秸秆中Bt蛋白对秸秆分解和底栖动物多样性的影响. 结果表明:①在填埋的水稻秸秆上共发现223个底栖动物,分属9个科,其中,在转Bt基因和非转基因水稻秸秆上均发现7个科. ②秸秆种类和秸秆填埋时间对底栖动物丰度、物种数、Shannon-Wiener多样性指数、辛普森优势集中性指数(Simpson diversity index)和Pielou均匀度指数均无明显影响. ③转Bt基因和非转基因水稻秸秆剩余率均随着填埋时间的延长而逐渐降低,填埋7周后,两种类型秸秆剩余率平均值均为44.0%,二者之间无明显差异. ④在填埋的7周内,转Bt基因水稻秸秆中w(Bt蛋白)平均值为1.99~3.04 μg/g,7周后为2.04 μg/g. 研究显示,稻田残留的转Bt基因水稻秸秆对底栖动物多样性无显著影响.      

畜禽粪便源芽孢杆菌多样性及对铜耐受性研究

芽孢杆菌制剂广泛应用于畜禽养殖和粪污处理等领域,铜作为饲料添加剂用于畜禽养殖,导致畜禽粪便中大量残留,在此压力下芽孢杆菌等会产生铜耐受性,由于芽孢杆菌的抗逆性,这种耐受性可由可移动遗传元件介导在环境中传播.本研究采集了多个规模化养殖场的牛粪、鸡粪和猪粪,从粪便中分离芽孢杆菌,通过PCR技术、最小抑菌浓度测定和全基因组测序方法,了解畜禽粪便中芽孢杆菌对铜耐受性.研究发现：(1)分离出芽孢杆菌属23种芽孢杆菌共235株.分离数量前三分别是枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)77株,占总数的32.77%;蜡样芽孢杆菌(B.cereus)31株,占比13.19%;贝莱斯芽孢杆菌(B.velezensis)28株,占比11.91%.(2)芽孢杆菌对铜耐受表型和基因型研究发现,铜对芽孢杆菌的MIC集中在200～400 mg·L^-1,占总数235株的77.87%(n=183),铜耐受能力较高的菌株能够达到500～600 mg·L^-1,占总数的16.17%(n=38),5株MIC达到600 mg·L^-1的菌株全部来自于猪粪...     

垃圾填埋场抗生素抗性基因初探

不同环境介质中抗生素抗性基因普遍存在,但是在垃圾填埋场中抗生素抗性基因尚无相关报道.本实验以西安江村沟垃圾填埋场为研究对象,采集不同方位不同深度垃圾样品,分析垃圾理化性质,用荧光定量PCR检测磺胺类抗生素抗性基因(sulⅠ和sulⅡ)、抗氯霉素类抗生素抗性基因(cat)、β-内酰胺类抗生素抗性基因(bla-SHV),以及四环素类抗生素抗性基因(tet W)等5种抗生素抗性基因的含量,以相关性分析垃圾理化性质与抗性基因的关联.结果表明,5种抗生素抗性基因均存在于垃圾中,基因拷贝数(以干土计)最大值分别为:(3.70±0.06)×108copies·g-1(sulⅡ)、(9.33±0.06)×106copies·g-1(sulⅠ)、(2.27±0.08)×105copies·g-1(tet W)、(3.68±0.09)×104copies·g-1(bla-SHV)和(1.39±0.10)×104copies·g-1(cat),说明垃圾填埋场是抗生素抗性基因潜在的储存库.抗性基因sulⅠ、sulⅡ和cat与含水率呈明显的正相关,同时sulⅠ和cat基因含量与p H值呈负相关.     

典型水稻土微生物RNA的提取方法比较

采用4种方法分别提取和纯化2种典型土壤微生物RNA(水稻土和旱地土),并对RNA产量和质量进行比较评价.结果表明,方法1用液氮研磨法提取的RNA提取量最高,但需要纯化后才能满足RT-PCR等后续分子生物学要求;方法2用玻璃珠破碎法提取的RNA提取量稍低,但RNA纯度较高,可以直接用于RT-PCR等后续实验;方法3用试剂盒提取的RNA纯度高,但提取量最低,成本高,且对土壤样品有选择性;方法4未能提出供试土壤的微生物RNA.选择RNA提取效果较好的方法1和方法2并应用于3种典型水稻土(紫潮泥、红黄泥、麻沙泥),结果表明,这2种方法也适合于这3种水稻土微生物RNA的提取.     

2株海洋石油降解细菌的降解能力

为实施海洋石油污染的生物治理,从厦门储油码头油污水中分离得到了2株石油降解菌.它们能够在以柴油、萘或芘为唯一碳源的培养基中生长,并适应于海洋环境的温度、pH和盐度.它们对萘都有很强的降解能力,3d内降解率可达87.53%和84.01%;7 d内对芘降解率分别为8.35%、5.37%.经16S rDNA同源性分析表明2菌株之间及其与施氏假单胞菌的同源性皆为99%;Biolog生化鉴定也表明它们为不同的菌株.通过兼并PCR扩增,序列分析发现2种菌编码完全相同的萘双加氧酶基因,该基因与其它假单胞菌的萘双加氧酶大亚基有98%同源性.     

Cloning, expression in Escherichia coli, and enzymatic properties of laccase from Aeromonas hydrophila WL-11

A strain WL-11 with high laccase activity was isolated from activated sludge collected from the effluent treatment plant of a textile and dyeing industry.It was identified as Aeromonas hydrophila by physiological test and 16S rDNA sequence analysis.A gene encoding of laccase from a newly isolated Aeromonas hydrophila WL-11 was cloned and characterized.Nucleotide sequence analysis showed an open reading frame of 1605 bp encoding a polypeptide comprised of 534 amino acids.The primary structure of the enzyme predicted the structural features characteristic of other laccases,including the conserved regions of four histidine-rich copper-binding sites.The predicted amino acid sequence showed a high homology(more than 60%) with bacterial laccases in the genome and protein databases and the highest degree of similarity(61% identity) was observed with the multicopper oxidase of Klebsiella sp.601.When expressed in Escherichia coli,the recombinant enzyme was overproduced in the cytoplasm as soluble and active form.The purified enzyme had an optimum pH of 2.6 and 8.0 for ABTS(2,2'-azino-bis(3-ethylbenzthiazolinesulfonic acid) and DMP(2,6-dimethoxyphenol),respectively.The kinetic study on ABTS revealed a higher affinity of this enzyme to this substrate than DMP.     

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.