微塑料及金属在黄浦江地表水环境的赋存特征及与金属抗性基因的相关性分析

摘要：

城市河流是微塑料(MPs)及重金属污染的"热点"区域,在污染迁移中起到重要作用.然而同样作为抗性基因赋存及释放的重要媒介,鲜有研究考察了流域MPs、金属与金属抗性基因(MRGs)的关联.为此,调研了 10个黄浦江站点水样的金属及MPs的污染特征,并基于宏基因组学对水样及提取的MPs上的MRGs及可移动遗传元件(MGEs)进行分析.结果显示,表层水中ρ[锑(Sb)]平均值最高,为(3.16±0.419)μg·L-1.MPs的丰度平均值为(1.78±0.84)n·L-1,位于工业区和人口密集区的MPs丰度显著高于农业区和低人口密度的区域.纤维状、"小粒径"(＜0.5 mm)的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是最主要的MPs类型.所有样本中共检出18类MRGs,其中水样中MRGs的相对丰度为1.68±0.21.最主要的MRGs亚型是merR和ruvB,分别为汞和多重金属抗性基因的亚型.相关性分析表明,水中的铬和镍与MRG-Cr、MRG-Ni和多重金属抗性基因之间存在显著正相关.MPs上MRGs的相对丰度为1.63±0.53,最主要的MRGs亚型是merT-P和copB,同样为汞和多重金属抗性基因的亚型.其中多重金属抗性基因亚型ctpC、cueA、czrA和kmtR等与水中的Ni、Cr和Sb含量都存在显著正相关.与水样相比,MPs选择性富集merT-P、copB、ziaA、sodA和dmeF.此外,基于网络分析挖掘了 MRGs和MGEs的共现模式.在水环境中,MRGs可经由转座子tnpA_1和tnpA_2,整合子qacEdelta及插入序列IS91实现水平基因转移,使微生物产生对应金属的抗性.MPs表面多重金属抗性基因和铜的抗性基因与质粒的亚型IncFIC(FII)、Rep7、rep7和rep13之间存在显著正相关,MPs的存在对由质粒介导的特定MRGs的水平基因转移有着显著影响.

关键词：微塑料(MPs)、金属、金属抗性基因(MRGs)、可移动遗传元件(MGEs)、宏基因组学

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分类号：X171.5(环境生物学)

资助基金：国家自然科学基金22006010

在线出版日期：2023-05-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：2551-2561