我国不同利用方式土壤的磺胺类和大环内酯类抗生素抗性基因积累

为揭示农用土壤中抗生素抗性基因（ARGs）和可移动元件的积累和分布特征,应用普通PCR和荧光定量PCR技术对我国具有代表性的14个地区的不同利用方式和种植年限土壤进行磺胺类（sul1、sul2）、大环素内酯类（ermB、mefA）的ARGs和整合子（intl1）的定性和定量分析.结果表明,在不同利用方式土壤中sul1、sul2和intl1的检出率均为100%,在设施菜田土壤中ermB和mefA的检出率也为100%,而在露地菜田和粮田土壤中ermB的检出率为94%,mefA的检出率分别为92%、90%.磺胺类和大环内酯类ARGs的绝对丰度在黑龙江地区种植15 a的设施土壤中最高,intl1的绝对丰度在内蒙古地区种植15 a的设施土壤中最高.各地区种植3、7和15 a设施菜田土壤中sul1、sul2、ermB、mefA和intl1的绝对丰度显著高于相同年限下的露地菜田和粮田土壤,设施菜田7 a和15 a土壤中ARGs和intl1的绝对丰度显著高于3 a土壤.除露地菜田土壤sul1和sul2外,露地菜田和粮田土壤中的ARGs和intl1与土壤种植年限无显著相关性,而设施菜田土壤中ARGs和intl1的绝对丰度与种植年限呈显著正相关.相关性分析表明,磺胺类和大环内酯类ARGs的丰度与intl1的丰度呈显著正相关.研究可为农业安全生产提供参考,也进一步为食品安全提供有力支撑.     

废水处理系统中抗生素抗性基因分布特征

废水处理厂被认为是抗生素抗性基因(ARGs)的重要污染源.为探究抗性基因在进水状况复杂的废水处理厂沿程的分布变化特征,选取以生产抗生素为主导行业的某化工园区废水处理厂,使用实时荧光定量PCR对废水处理厂沿程ARGs的种类、丰度变化进行研究.结果表明,废水处理厂水体中检出16种ARGs,四环素类、磺胺类ARGs为废水处理厂中占主导的抗性基因,并检出可移动遗传元件int I1,其丰度与磺胺类抗性基因的丰度(P 0. 05,r 0. 95)存在相关性,表明可移动遗传元件int I1可能促进了磺胺类抗性基因的迁移和转化.园区医药企业以合成大环内酯类抗生素为主,由于选择性压力,园区废水中,erm B抗性基因的绝对丰度远远高于其他废水中erm B的绝对丰度.废水经过废水处理厂生物处理工艺,总ARGs绝对丰度下降了1. 16个数量级,经过芬顿工艺处理后,总ARGs绝对丰度下降了2. 46个数量级,表明该废水处理工艺中深度处理工艺对ARGs的去除效果优于生物处理.高浓度、可移动的ARGs已经存在于水体中,如果没有得到有效治理,从废水处理厂排出,将给环境带来高度风险.     

有机质提升对酸性红壤氮循环功能基因及功能微生物的影响

外源有机物质输入是提升酸性红壤有机质含量的主要方式,氮素是土壤肥力的重要限制因子.有机质提升后土壤生态系统的变化会影响土壤氮循环过程及功能微生物,但目前还未见报道.本研究选择长期施有机肥的酸性旱地红壤及不施肥对照土壤作为研究材料,基于宏基因组测序及氮循环功能基因数据库比对,研究32 a的连续有机物质输入导致的土壤有机质含量上升对酸性红壤氮循环功能基因及相关功能微生物的影响.结果表明,酸性红壤有机质提升显著增加了土壤总有机碳和总氮含量,缓解了土壤酸化.有机质提升增加了土壤净硝化活性和氨氧化潜势.有机质提升显著增长了编码古菌氨单加氧酶amoA基因和反硝化过程还原酶的功能基因nar、nap、nir、nor和nos的丰度,降低了编码羟胺氧化酶hao基因及执行硝酸盐异化还原成铵过程的功能基因nrf的丰度,提升了有机氮代谢功能基因glnA、gdh、glsA、ansB和nao丰度,改变了硝酸盐同化过程功能基因丰度以及硝化过程功能微生物群落组成.有机质提升后土壤酸化的缓解和总有机碳含量的提升是影响氮循环各过程功能基因丰度及功能微生物组成的最主要因子.本研究全面研究了无机氮和有机氮循环功能基因,关联了氨氧化过程的功能基因、功能微生物类群和功能活性,可为把握酸性红壤氮循环特征提供数据依据,也可为酸性土壤改良提供思路.     

河套灌区沉积物中抗生素抗性基因的分布研究

抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes, ARGs)作为一种新型污染物已经成为国内外研究的热点.为了探究河套灌区不同排水渠(3N、3S、5N、5S和7N)沉积物中ARGs的分布情况,采用定量PCR测定了沉积物中ARGs、整合酶基因(intⅠ1和intⅡ2)和转座酶基因(tnpA)的丰度.结果表明,36种ARGs中检测到31种,在各样地中均能检测到intⅠ1和tnpA基因,而intⅡ2基因未检测到.在各样地中,tetA、tetS、sulⅠ和aadA1基因丰度较高;在5N样地ereA基因丰度最高,为1.65×10~9 copies·g~(-1);15种ARGs在7N样地与其它样地之间有显著差异,其中,aadA1基因在7N样地丰度最高,为1.37×10~9 copies·g~(-1).氮含量与sulIII、ereB、bla_(ampC)基因丰度显著正相关,而pH与tetX、tetO和tetM基因丰度呈负相关关系.综上所述,抗生素抗性基因广泛存在于河套灌区的沉积物中.     

氟对斑马鱼甲状腺内分泌功能的干扰效应

为探究氟对斑马鱼甲状腺内分泌功能的干扰效应,本研究以雌性斑马鱼成鱼为研究对象,分别以不同浓度氟(0、20、 40、80 mg·L~(-1))暴露45 d和90 d,对斑马鱼的生长发育指数进行测定,用组织学方法对斑马鱼甲状腺组织结构进行显微观察,用酶联免疫吸附法检测血浆中T3和T4激素水平,并用实时荧光定量PCR方法检测HPT轴上内分泌相关基因的表达.结果显示,与对照组相比,氟暴露组雌性斑马鱼的生长发育指数随着暴露浓度和时间的增加而呈下降趋势(p0.05);甲状腺组织病变程度随着氟暴露浓度的增大和时间的延长而加重;氟暴露45 d时,T3和T4水平呈升高趋势,90 d时,T4水平呈下降趋势且在80 mg·L~(-1)组下降显著(p0.05);氟暴露45 d时,40 mg·L~(-1)组除crh处,其他mRNA表达均显著下降(p0.05),80 mg·L~(-1)组除tg、nis、ttr外其他mRNA表达均显著下降(p0.05);暴露90 d时tg、dio1、dio2的mRNA表达水平在40 mg·L~(-1)和80 mg·L~(-1)组显著上升(p0.05),ugt1ab mRNA表达在80 mg·L~(-1)组显著下降(p0.05).综上,氟可通过影响雌性斑马鱼的生长发育、甲状腺组织结构、激素水平及HPT轴上内分泌相关基因的表达,从而对其甲状腺内分泌功能产生一定程度的干扰,进而影响机体的生长发育.本研究结果对水环境中氟的生态毒性效应及风险评估提供了理论资料.     

再生水补给型城市景观水体中抗生素抗性基因的污染特征——以圆明园为例

由于抗生素抗性基因(Antibiotic Resistance Genes,ARGs)对环境和人类健康存在潜在威胁而逐渐受到人们的重视,高人口密度城市中典型景观水体是ARGs储存库和传播媒介.本研究采用实时荧光定量PCR技术,研究了圆明园不同点位的ARGs污染情况和分布特征.结果表明:园区中ARGs的绝对丰度范围在n.d.(未检出)～1.08×10~9copies·L~(-1)之间;园区进水口目标ARGs的丰度低于末端,表明封闭的水体可能为ARGs的积累提供了理想培养基.在所检测基因中,磺胺类ARGs占主导,ARGs的绝对丰度依次为:sulIIsulImefAtetQtetMermB.磺胺类ARGs与指示微生物粪大肠菌群和大肠杆菌间存在显著相关性,表明指示微生物在ARGs的传播中可能起着关键作用.     

旅游还是游憩?我国国家公园的公众利用表述方式反思

自国家公园试点工作推行以来,有关国家公园到底能不能开展旅游活动以及开展什么样的旅游活动,到底是旅游活动还是游憩活动的争议从未停止。在分析“旅游”和“游憩”内涵的基础上,结合国外在国家公园利用方式的相应表述,根据我国建设国家公园的基本国情,对我国国家公园建设中的“游憩”与“旅游”问题进行了讨论。结论认为：国家公园内的“游憩”与“旅游”实际上是一体两面,在公园的功能定位与分区规划中,使用“游憩”一词比较合适,以体现国家公园的公益性目标。但在国家公园的具体运营管理中,使用“生态旅游”一词进行表述更恰当。在谈及旅游与国家公园的矛盾时,使用“旅游开发”更符合事实。     

Abundance of antibiotic resistance genes and their association with bacterial communities in activated sludge of wastewater treatment plants: Geographical distribution and network analysis

Wastewater treatment plants(WWTPs) are deemed reservoirs of antibiotic resistance genes(ARGs). Bacterial phylogeny can shape the resistome in activated sludge. However, the co-occurrence and interaction of ARGs abundance and bacterial communities in different WWTPs located at continental scales are still not comprehensively understood. Here, we applied quantitative PCR and Miseq sequence approaches to unveil the changing profiles of ARGs(sul1, sul2, tet W, tet Q, tet X), int I1 gene, and bacterial communities in 18 geographically distributed WWTPs. The results showed that the average relative abundance of sul1 and sul2 genes were 2.08 × 10~(-1) and 1.32 × 10~(-1) copies/16 S rRNA copies, respectively. The abundance of tet W gene was positively correlated with the Shannon diversity index(H′), while both studied sul genes had significant positive relationship with the int I1 gene. The highest average relative abundances of sul1, sul2, tet X, and int I1 genes were found in south region and oxidation ditch system. Network analysis found that 16 bacterial genera co-occurred with tet W gene. Co-occurrence patterns were revealed distinct community interactions between aerobic/anoxic/aerobic and oxidation ditch systems. The redundancy analysis model plot of the bacterial community composition clearly demonstrated that the sludge samples were significant differences among those from the different geographical areas,and the shifts in bacterial community composition were correlated with ARGs. Together,these findings from the present study will highlight the potential risks of ARGs and bacterial populations carrying these ARGs, and enable the development of suitable technique to control the dissemination of ARGs from WWTPs into aquatic environments.     

Horizontal and vertical gene transfer drive sediment antibiotic resistome in an urban lagoon system

Rapid urbanization has resulted in pervasive occurrence of antibiotic resistance genes (ARGs) in urban aquatic ecosystems. However, limited information is available concerning the ARG profiles and the forces responsible for their assembly in urban landscape lagoon systems. Here, we employed high-throughput quantitative PCR (HT-qPCR) to characterize the spatial variations of ARGs in surface and core sediments of Yundang Lagoon, China. The results indicated that the average richness and absolute abundance of ARGs were 11 and 53 times higher in the lagoon sediments as compared to pristine reference Tibetan lake sediments, highlighting the role of anthropogenic activities in ARG pollution. Co-occurrence network analysis indicated that various anaerobic prokaryotic genera belonging to Alpha-, Deltaproteobacteria, Bacteroidetes, Euryarchaeota, Firmicutes and Synergistetes were the potential hosts of ARGs. The partial least squares-path modeling (PLS-PM) analysis revealed positive and negative indirect effects of physicochemical factors and heavy metals on the lagoon ARG profiles, via biotic factors, respectively. The horizontal (mediated by mobile genetic elements) and vertical (mediated by prokaryotic communities) gene transfer may directly contribute the most to drive the abundance and composition of ARGs, respectively. Furthermore, the neutral community model demonstrated that the assembly of sediment ARG communities was jointly governed by deterministic and stochastic processes. Overall, this study provides novel insights into the diversity and distribution of ARGs in the benthic habitat of urban lagoon systems and underlying mechanisms for the spread and proliferation of ARGs.     

两种粒径纳米银对Nitrosomonas europaea的毒性效应

为明晰不同粒径纳米银（AgNPs）对欧洲亚硝化毛杆菌（Nitrosomonas europaea）的毒性效应,采用室内培养方式,探究10nm和50nm的AgNPs对N.europaea生长、氮转化能力、细胞结构、活性氧生成和功能基因表达的影响.结果表明,AgNPs暴露抑制N.europaea生长,随着暴露时间的延长,细菌生长抑制率增加,在4h达到最大值;培养基中NH₄⁺向NO₂^-转化速率减缓,N.europaea的铵态氮转化能力降低;扫描电镜（SEM）图像显示AgNPs造成部分细菌表面塌陷且有孔洞,细胞膜受损严重;透射电镜（TEM）图像显示AgNPs造成细菌内部核物质消融,细胞质膜界限模糊;流式细胞仪（FCM）检测发现AgNPs增加细胞内活性氧的生成;qRT-PCR技术对AgNPs暴露后N.europaea功能基因amoA、hao、merA表达进行测定,发现AgNPs抑制N.europaea功能基因的转录表达.综上所述,AgNPs通过与细胞膜相互作用和产生氧化应激损伤N.europaea,抑制amoA和merA的表达,进而影响铵态氮转化过程,且小粒径AgNPs的毒性强于大粒径.