環(huán)境因子對抗性基因消長動力學及耐藥微生物群落結構變化的影響研究.pdf

1、抗生素在醫(yī)藥、畜牧和水產養(yǎng)殖業(yè)的大量使用造成環(huán)境中耐藥細菌及其抗性基因在環(huán)境中的傳播和擴散，因此，近年來抗生素抗性基因作為一種新型環(huán)境污染物引起了研究者的廣泛關注。本文采集天津海河干流的水及底泥樣品，通過室內模擬泥/水復合體系，研究了不同溫度、光照、有機質等環(huán)境因子以及不同抗生素初始濃度對磺胺類抗性基因(sul1，sul2)及耐藥微生物群落結構的影響。模擬實驗在人工氣候培養(yǎng)箱內進行，設置2種溫度條件(20℃及4℃)、2種光照條件(24小

2、時黑暗條件及10000lux光照12/12h(開/關)條件)及2種有機質條件(高：40.94g/kg、低：28.06g/kg)。抗生素磺胺甲惡唑(SMX)濃度20℃下設置4組(未加SMX、10ug/L、80ug/L、20mg/L)、4℃下設置3組(未加SMX、10ug/L、20mg/L)，其中未加SMX為自然采集的泥水樣品。利用固相萃取(SPE)、液相色譜串聯(lián)質譜(HPLC-MS/MS)及熒光定量PCR技術對模擬體系底泥中的磺胺甲惡唑(

3、SMX)及磺胺抗性基因(sul1，sul2)進行實時定量檢測。
　　 模擬體系中磺胺甲惡唑的消減動力學研究結果顯示，SMX在20℃的降解速率常數(shù)k明顯大于4℃(0.041 d-1 vs0.011 d-1)，光照下的降解速率明顯大于黑暗條件，高有機質組的降解速率明顯高于低有機質組(光照：0.118 d-1(高有機質)vs0.069 d-1(低有機質)；黑暗：0.065 d-1(高有機質)vs0.041 d-1(低有機質))，這表明

4、高溫、光照及高有機質濃度均有利于磺胺甲惡唑的降解。
　　 采用抗性平板篩選可培養(yǎng)的耐藥細菌，耐藥率的動力學變化表明，高溫(20℃)及高有機質有利于可培養(yǎng)耐藥細菌的生長，光照條件下耐藥率呈消減趨勢，這與DGGE的結果一致，抗生素添加濃度為20mg/L組DGGE實驗表明，高溫(20℃)及高有機質促進耐藥微生物的多樣性生長，光照條件對耐藥微生物多樣性影響不明顯。16S r-DNA基因序列分析鑒定出底泥中的優(yōu)勢可培養(yǎng)耐藥菌芽孢桿菌屬(B

5、acillus)，不用溫度、光照及有機質下優(yōu)勢耐藥菌的具體種類有所不同，如4℃下優(yōu)勢耐藥菌為耐寒短桿菌(friqoritolerans)及堅強芽孢桿菌(Bacillus firmus)，20℃黑暗條件下為蠟狀芽孢桿菌(Bacillus cereus)、E海黃芽孢桿菌(Bacillus marisflavi)。DGGE條帶位置的明顯差異也表明不同溫度、光照及有機質下耐藥微生物群落結構差異明顯。
　　 采用PCR方法對模擬體系底泥中

6、的磺胺抗性基因進行定性檢測，并通過Real-time PCR對兩種磺胺類抗性基因(sul1，sul2)及總細菌的16S r-DNA進行定量分析?？股丶尤虢Msul基因的相對豐度(sul/16S r-DNA)較對照組均有所增加，表明抗生素對抗性基因的環(huán)境選擇性壓力。20℃下sul1/16S r-DNA，sul2/16Sr-DNA均明顯高于4℃，高有機質組明顯高于低有機質組，且sul2/16S r-DNA的增幅更明顯，表明高溫(20℃)及高