污泥蚯蚓堆肥对染色体和质粒上耐药基因归趋的影响

摘要：

染色体和质粒分别介导污泥中的抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)进行垂直和水平转移,使ARGs在亲代或不同菌种之间传播,导致污泥蚯蚓堆肥对ARGs的削减有限.为了解决这个问题,本实验通过研究蚯蚓堆肥过程中染色体与质粒上ARGs和移动遗传元件(Mobile genetic elements,MGEs)的丰度变化,以无添加蚯蚓为对照,进行20d的蚯蚓堆肥,探究蚯蚓堆肥对污泥中ARGs的垂直和水平转移的影响.结果显示:前10d是污泥蚯蚓堆肥中ARGs转移的高峰期.除了 tetM,蚯蚓组其余ARGs丰度在质粒和染色体上均发生了显著的增加(P＜0.05).与对照组相比,质粒上的ermF、ermB、tetX、sull 的丰度在蚯蚓组显著增加了 1.02倍、1.97倍、2.43倍、0.75倍(P＜0.05),而染色体上仅ermB在蚯蚓组显著增加(P＜0.05).对于MGEs,质粒上的intI1丰度在蚯蚓组中比对照组显著增加了 1.63倍(P＜0.05),而染色体上的却截然相反,是对照组大于蚯蚓组.堆肥的后10d,两组染色体和质粒中的MGEs和总ARGs的丰度均降低,且蚯蚓堆肥组降低速度更快.蚯蚓堆肥中,在质粒上MGEs与ermF、ermB、sul2有显著的正相关性(P＜0.05),而在染色体上MGEs与所有ARGs均无显著相关性.冗余分析发现ARGs的变化与MGEs、蚯蚓堆肥引起的环境变化有关,而且环境因素如电导率、有机质、氨氮和硝酸盐氮,对质粒上ARGs和MGEs的影响比对染色体的更为强烈.综上所述,携带MGEs的质粒介导的水平转移是蚯蚓堆肥中ARGs难以削减的的主要原因.

关键词：抗生素、抗性基因、遗传元件、剩余污泥、堆肥、蚯蚓

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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;国家自然科学基金;甘肃省科技计划资助项目;甘肃省优秀研究生创新之星项目

在线出版日期：2023-04-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：694-701