强还原处理对土壤中常见抗生素及其抗性基因的影响研究

摘要：

土壤中抗生素长期累积所引发的抗性致病菌富集以及抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)的传播扩散,已成为当前备受关注的环境问题.为研究强还原处理(Reductive soil disinfestation,RSD)对土壤中抗生素及其ARGs的影响,以常用且难降解的抗生素四环素、土霉素、磺胺嘧啶和磺胺甲恶唑所构建的质量分数为20 mg∙kg-1的抗生素混合污染土壤为研究对象,分别设置以玉米秸秆(2%,RCS)、甘蔗渣(2%,RSR)为有机物料的RSD处理,同时设置不处理对照,于处理第7、14、28天进行破坏性采样,利用高效液相色谱和荧光定量PCR技术分析RSD处理过程中抗生素质量分数及ARGs和可移动遗传元件(Mobile genetic elements,MGEs)丰度的变化.结果表明,RSD处理可有效降解土壤中的四环素类和磺胺类抗生素,处理28 d后磺胺类抗生素的降解率为45.2%-100%,优于四环素类的33.5%-57.2%;RSR处理对四环素和磺胺嘧啶的降解效果优于RCS处理,其降解率可达 57.2%-64.8%,而RCS处理对土霉素的降解率可达 44.7%;两种RSD处理对磺胺甲恶唑的降解率在 14 d时即可达 100%.RSD处理后土壤中ARGs绝对丰度显著增加,RCS处理的增加作用强于RSR处理;随处理时间延长,tetM、qacH等基因相对丰度在RSD处理中呈下降趋势,一定程度上表明ARGs增加带来的生态负面效应得到缓解.RSD处理可显著降低IS26基因的相对丰度,表明其能通过消减特定MGEs削弱ARGs水平转移能力.综上,RSD 处理可有效降解土壤中四环素类和磺胺类抗生素,具有消减土壤中 ARGs 并降低其传播风险的潜力.研究结果可为解决土壤抗生素污染问题、降低ARGs扩散风险提供一定的理论与技术支持.

关键词：强还原土壤处理、抗生素、抗生素抗性基因、可移动遗传元件、降解效应

所属期刊栏目：33

分类号：X53(土壤污染及其防治)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;江苏省农业农村污染防治技术与装备工程研究中心开放资金项目;江苏省研究生科研与实践创新计划项目;江苏省研究生科研与实践创新计划项目;南京师范大学学生科学基金项目

在线出版日期：2024-09-02（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：1107-1116