微塑料影响抗性基因的传播与水平基因转移

微塑料作为一种新兴污染物,在多种环境介质（大气、土壤、水体、沉积物）中均有广泛检出.微塑料能够通过表面形成的生物膜结构携带抗性基因,对人体健康造成的潜在风险已经引起了国内外学者的广泛关注.但是,微塑料在抗性基因的长距离传播以及水平转移方面所发挥的功能,以及微塑料传播耐药性所导致的生态与环境效应还尚不明晰.本文重点对不同环境中的微塑料与抗性基因的污染现状进行了综述讨论,对微塑料传播抗性基因的主要方式与过程进行了对比分析,最后概述了微塑料参与调控抗性基因水平转移的机制,并对未来相关研究的重点方向进行了展望,以促进微塑料污染问题的科学解决.     

水生植物滤床深度处理养殖废水过程中抗生素与抗性基因的响应研究

以水生植物滤床为载体,研究了典型抗生素(四环素类TCs、磺胺类SMs和喹诺酮类QNs)和抗生素抗性基因在不同水生蔬菜种植的水生植物滤床中的去除和累积情况,并考察了季节变化对此过程的作用影响.通过比较不同植物种植系统中抗生素的去除效率发现,在夏季水芹系统对抗生素的去除效率分别为71.83%(TCs)、46.80%(SMs)和21.53%(QNs),明显高于空心菜系统(TCs 33.28%、SMs 19.73%、QNs 6.84%),但在冬季运行情况下两组水生植物滤床对抗生素的去除效率差异不显著.总体而言,这3类抗生素在植物中的累积规律是茎部叶子,其中,在夏季运行情况下,3类抗生素在空心菜茎部具有明显较高的累积含量(22.89~103.7μg·g-1,以干重计,下同),而在冬季3类抗生素在水芹叶片中具有明显较高的累积含量(3.52~7.33μg·g-1).同时,在不同季节,系统出水与底泥中抗性基因水平对植物种类变化的响应趋势一致.     

人类活动影响下的高原湿地四环素类抗生素抗性基因赋存与微生物群落共现性

抗生素的广泛使用导致抗生素大量进入环境中,进而使微生物产生耐药性.近年来,随着高原区域人类活动的加剧,高原湿地中抗生素耐药基因(ARGs)的赋存和迁移研究备受关注.以地处云贵高原的鹤庆草海国家湿地公园为研究区,分析河流上游(泉眼附近原始生境)和河流下游(居民生活污水排放口)沉积物中的四环素类、磺胺类、喹诺酮类和大环内酯类共4类抗生素的含量分布,其中四环素类抗生素检出含量为103.65～2 185μg·kg^-1,是含量最高的抗生素种类.为进一步探究四环素类抗性基因的赋存特征和影响因素,通过相关性分析和网络分析揭示了人类活动影响下环境因子、细菌群落结构和病原菌对四环素类ARGs的影响.结果发现,上、下游沉积物中共检出15种四环素类抗性基因,其中,上游检出tetPA、tetD和tetPB等7种抗性基因,下游检出tetPA、tetE、tetM和tetX等13种抗性基因,下游新增的8种抗性基因占下游基因丰度的43.44%;四环素类抗生素含量及有效磷、总有机碳、硝态氮和总磷等理化指标是影响四环素类ARGs分布的主要环境因子;上、下游沉积物中检出细菌分属于64个细菌门,其中变形...     

环境中抗药基因水平转移研究进展

抗药基因是一种新型环境污染物,一旦被致病菌获得,将导致抗生素的临床使用失效,从而危害公共健康。抗药基因可通过转移因子在细菌间传播,加剧抗药基因的扩散效应,提升了环境健康风险性,因此抗药基因水平转移受到了越来越多的关注。本文介绍了抗药基因水平转移的分子机制,总结了不同环境中各种抗药基因水平转移途径的研究现状,并对该领域将来的研究方向提出了展望,以期为环境中抗药基因的调查评估、污染控制及合理管理提供理论参考。     

温度对厌氧环境下污泥中抗生素抗性基因行为特征的影响

抗性基因的转移传播使得污水处理厂成为其重要的储存库,对人类健康存在潜在风险。实验采用序批式厌氧反应器,温度设定分别为15℃、中温(30℃和36℃)、高温(50℃和60℃),探究温度对污泥厌氧条件下8种抗生素去除效果的影响,以及四环素类抗性基因(tet A、tet G、tet L、tet M、tet O、tet Q、tet W、tet X)、磺胺类抗性基因(sul I、sul II)和Ⅰ类整合子整合酶基因(int I 1)的行为特征。研究发现温度升高有利于抗生素及抗性基因的去除,15℃、中温和高温下总抗生素的平均去除率分别为45%、59%和78%;15℃、中温和高温下四环素类抗性基因分别削减0.52 log、0.90 log和1.50 log,磺胺类抗性基因分别削减0.56log、0.78 log和1.31 log。相关性分析发现,总抗性基因与总氮、氨氮、SCOD(溶解性COD)均存在显著相关性(R2=0.744、0.760、0.315,P0.05),而与总磷无显著相关性(P0.05)。int I 1与总氮、氨氮、SCOD皆存在显著相关性(R2=0.698、0.795、0.269,P0.05),而与总磷无显著相关性(P0.05)。说明微生物生长环境中的营养元素一定程度上影响着抗性基因的传播和扩散。     

β-甘露聚糖酶基因在枯草芽孢杆菌中的克隆及表达

从Bacillus subtilis JNA 3-10中克隆出β-甘露聚糖酶基因成熟肽链编码序列manA1和含信号肽的β-甘露聚糖酶基因manA2,在B.subtilis 168中克隆表达,分别筛选获得高效分泌表达β-甘露聚糖酶的重组菌株BPM1001(pMA5-manA1/B.subtilis 168)和BPM1002(pMA5-manA2/B.subtilis 168),结果表明菌株BPM1002总酶活力是菌株BPM1001的9.65倍,是原始菌株的13.1倍.在基因manA2下游引入His序列克隆出β-甘露聚糖酶基因manA3,获得枯草芽孢杆菌168重组菌株BPM1003.采用Ni-NTA柱纯化重组菌株BPM1003分泌表达的β-甘露聚糖酶,并研究其酶学性质,该酶促反应的最适pH为6.5,最适温度为65℃,在37℃条件下保存一个月酶活力依然保留有77.8%.5 L发酵罐放大实验结果表明魔芋粉对于产β-甘露聚糖酶具有明显的诱导作用,酶活力最高可达2 748.82 U/mL.图9表3参19     

华东地区某饮用水源地中磺胺类抗性基因的分布特征

饮用水源中检测到的抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)对饮用水质安全和人体健康产生的潜在威胁受到广泛关注.在掌握了华东地区某饮用水源地13种磺胺类抗生素的污染特征基础上,进一步采用定性PCR和荧光定量PCR解析该饮用水源水和底泥中磺胺类ARGs(sul1、sul2)以及抗性基因可转移元件Ⅰ型整合酶基因(int I1)的分布特征.结果表明,3种基因在该饮用水源水和底泥中均100%检出,sul1基因是该饮用水源地中检出含量最高的磺胺类ARGs,在水源水中含量范围为1.5×104~6.4×105copies·mL~(-1),底泥中则高达1.6×108copies·g~(-1),较sul2、int I1基因分别高0.6~2.2、0.5~1.9个数量级.sul1、sul2和int I1基因在该水源地入水口和出水口处的绝对含量无显著差别,而在底泥中sul1、sul2和int I1基因的绝对含量则是出水口高于入水口.sul1在夏季水源地出水口的检出含量最高,为6.4×105copies·mL~(-1);int I1基因在冬季的检出含量高于其他季节.sul1基因与13种磺胺类抗生素具有相关性(r=0.69,P0.05),其中与磺胺甲唑的含量显著相关(r=0.79,P0.01);int I1与sul1、sul2的相对含量之间也存在正相关关系(r为0.80和0.73,P0.05),这表明int I1在磺胺类ARGs的水平转移过程中起到了重要作用.本研究为典型饮用水源地中ARGs的污染现状提供基础数据,也为管控饮用水环境的抗性基因污染和制定管理决策提供依据.     

淮北平原典型农田土壤N2O产生途径及相关功能基因丰度研究

温室气体氧化亚氮(N₂O)已成为全球关注的焦点,全球约60%的人为N₂O排放来自农业土壤.虽然已知微生物硝化和反硝化是土壤N₂O产生的主要过程,但N₂O产生的关键生物学机制以及其调控环境变量之间的相互作用仍然难以预测.本研究选取安徽省亳州市冬、夏两季农田垂向土壤(0～200 cm)为研究对象,通过乙炔抑制法、¹⁵N-¹⁸O同位素示踪技术分别测定了N₂O产生潜势及产生途径,并利用宏基因组测序技术分析不同N₂O产生途径中功能基因的丰度变化以解析农田土壤N₂O产生的微生物机理.结果显示,在空间尺度上,表层土壤(0～20 cm)是N₂O产生热区,其N₂O产生潜势最高,为(0.364±0.048)ng·g^-1·h^-1.硝化和反硝化潜势均在表层土壤达到最高.在时间尺度上,冬季(15℃)是N₂O产...     

施肥对农田土壤抗生素抗性基因影响的整合分析

探讨施肥措施对农田土壤中抗生素抗性基因(ARGs)的影响,为了解和掌握农田土壤中ARGs的来源与积累特征,制定保障生态环境安全和人类健康的管理策略提供科学依据.通过收集近20年(2000～2020年)来已发表的文献,获得独立实验条件下农田土壤ARGs数量和相对丰度匹配数据215组和201组.结果表明,与不施肥相比,配施...     

离子液体[BMIm][PF6]增强抗性质粒RP4介导的接合转移基因mRNA的表达水平

环境中广泛存在的抗生素和抗生素抗性基因会导致很严重的人类健康风险。在我们前期研究中发现,离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIm][PF6])作为环境选择性压力可以促进抗生素抗性基因的水平转移。本研究以E.coli DH5α(RP4)和同属的E.coli HB101,以及E.coli DH5α(RP4)和跨属的Salmonella enterica之间的纯菌接合转移体系为考察对象,从mRNA基因表达调控水平角度阐明离子液体[BMIm][PF6](0.001~2.5 g·L-1)影响质粒RP4接合转移的机理。结果表明,离子液体[BMIm][PF6]通过抑制基因kor A,kor B和trb A的mRNA表达水平来提高接合和跨膜转运基因trb Bp和trf Ap的表达;增强水平转移基因tra F的mRNA表达水平,并通过增强负调控基因kil A和kil B的mRNA表达水平抑制质粒的垂直传递过程;通过抑制基因trb K的mRNA表达水平降低接合转移体系的排斥效果,从而促进质粒RP4的接合转移。该结果有助于为抗生素抗性基因在环境中水平转移扩散的机理研究提供理论依据。