环丙沙星胁迫猪粪生物转化中抗性基因微生物响应分析

摘要：

抗性基因(Antibiotic Resistance Genes,ARGs)是一种新兴污染物,持续累积会引发环境健康风险,也可通过水平转移诱导耐药细菌产生,从而危害人类健康与国家生物安全.当前关于ARGs的研究多集中于水、土壤、大气等环境介质,固体废弃物领域ARGs研究尚局限于其丰度变化与影响因素方面,对抗生素-ARGs剂量-效应关系、导致ARGs丰度变化的微生物响应机制仍有待深入研究.基于此,开展了不同浓度水平环丙沙星(Ciprofloxacin,CIP)胁迫下猪粪堆肥试验,环丙沙星添加量分别为25 mg∕kg(A25)、50 mg∕kg(A50)、100 mg∕kg(A100),同时设置空白对照0 mg∕kg(CK).采用分子生物学手段、网络分析、统计学分析等方法,解析了不同浓度环丙沙星胁迫猪粪好氧堆肥过程中喹诺酮类ARGs丰度变化的微生物响应关系,并重点探讨了潜在宿主菌中致病菌的分布及其与ARGs的相关性.结果表明:①经堆肥处理,CK、A25和A100堆体中喹诺酮类ARGs总丰度均受到不同程度削减,A50堆体中ARGs总丰度未被削减(升高2.73倍).而高温期除CK外,3个处理组中ARGs丰度均显著降低(P<0.05),表明堆肥高温期或是削减ARGs的关键阶段.②狭义梭菌属(Clostridium_sensu_stricto_1)、水微菌属(Aquamicrobium)、乳杆菌属(Lactobacillus)及交替赤杆菌属(Altererythrobacter)既是堆肥环境中优势菌属,也是喹诺酮类ARGs潜在宿主微生物,主要分布在厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria).③丰度较高的致病菌Clostridium_sensu_stricto_1和链球菌(Streptococcus)是喹诺酮类ARGs的潜在宿主菌,且至堆肥腐熟期,仍有部分致病菌均未被完全去除,可见猪粪堆肥过程中存在ARGs向致病菌转移的环境健康风险.研究显示,加强高温期干预调控,是有效阻控ARGs环境污染行为的关键节点,研究可为固废资源化过程中ARGs环境健康风险防控提供参考.

关键词：环丙沙星、猪粪、抗性基因、生物转化、致病菌

所属期刊栏目：33

分类号：X592

资助基金：国家重点研发计划项目;国家自然科学基金项目

在线出版日期：2020-08-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：1711-1720