生物炭对土壤中抗生素抗性基因的阻控潜力及机制研究进展

土壤中抗生素抗性基因(ARGs)污染是全世界面临的重大环境和健康挑战,开发有效技术以减少其负面影响对维护土壤和人类健康至关重要。生物炭具有高碳含量、大表面积、良好的吸附性能和经济优势,可能是一种非常合适的阻控材料。其对ARGs的阻控作用可能归因于以下3种机制: 1) 吸附某些污染物,如抗生素和重金属,减弱ARGs的共选择性压力;2) 通过改变土壤理化特性影响微生物种群结构,从而限制细菌之间ARGs的水平转移;3) 通过吸附或破坏质粒、转座子、整合子等水平转移载体,直接减弱基因水平转移能力。但生物炭对ARGs的阻控效果取决于生物炭的物料来源、热解工艺和添加水平等。此外,生物炭的老化可能会降低其阻控ARGs的效果。生物炭的内源性污染物,如多环芳烃和重金属,也可能导致环境中特定抗生素抗性细菌的富集或诱导水平基因转移。在后续研究中,应根据土壤环境选择合适的生物炭种类,并采取生物炭老化控制措施,以进一步提高生物炭对ARGs的阻控作用。     

环境中污染物降解基因的水平转移(HGT)及其在生物修复中的作用

水平基因转移是不同于垂直基因转移的遗传物质的交流方式.在污染环境这一特异生态环境中,降解基因的水平转移有着独特的功能与作用.研究环境中污染物降解基因在微生物间的水平转移,更深入地了解微生物种群适应污染环境的机理,对于评价污染物的环境毒理、生物可降解性以及污染环境的可修复潜力具有重要参考价值.在污染物生物修复实践中,可以通过调控降解基因的水平转移,增强污染环境中微生物的降解能力,更有效地发挥生物修复作用.文章将对环境中细菌间基因交流的机制,污染物降解基因的水平转移对微生物适应污染环境的机理、水平基因转移对代谢途径的进化及其对污染物生物修复作用的影响等方面的研究进展做一综述.     

生物修复中细菌的遗传修饰

有机污染的土壤过去常用物理修复或化学修复 ,成本较高 ,易引起二次污染 ,还可能危害微生物区系和动物区系。生物修复技术以其独到的优势迅速兴起。土壤中“ＭａｇｉｃＳｉｘ”(水分、氧气、氧化还原电势、ｐＨ值、营养状态、温度 )对微生物降解的影响[1] 或者土著菌 (ｉｎｄｉｇｅｎｏｕｓｂａｃｔｅｒｉａ)缺少编码某一降解酶基因成为污染物生物降解的限制因子 ,土著菌常常难以适应处理环境 ,达不到环境治理工程的目的。细菌对有机污染物适应性的遗传机制研究表明 ,细菌为了在污染地区环境中生存 ,细菌之间可发生水平基因转移或细菌的染色…     

海州香薷（Elsholtzia splendens）根际铜抗性细菌的筛选及生物多样性

摘要：【目的】重金属耐性植物海州香薷根际铜抗性细菌的筛选及生物多样性研究将有助于了解微生物－超富集植物相互关系和植物修复机理、开发微生物－香薷重金属修复新技术。【方法】采用稀释平板涂布法从海州香薷根际筛选铜抗性菌株,测定菌株溶磷和产生吲哚乙酸、铁载体、1-氨基环丙烷-1-羧酸（ACC）脱氨酶的特性,采用16S rDNA限制性酶切多态性分析（amplified rDNA restriction analysis, ARDRA）研究铜抗性细菌的遗传多样性,根据16S rDNA相似性对产ACC脱氨酶的菌株进行了     

自然环境分离磺胺甲噁唑抗性细菌抗药性及其抗性基因分析

为了解自然环境源细菌对磺胺类抗生素的抗性特征,采用纯培养物分离技术从淮河底泥中筛选磺胺甲噁唑(SMZ)抗性细菌,测定其抗性水平,PCR扩增进一步分析其抗性基因(sul)和一类整合子(intl)。结果从该底泥样品中分离出4株SMZ抗性细菌,经鉴定分别为Arthrobacter spp.Y1、Bacillus spp.Y2、Acinetobacter spp.Y4和Bacillus spp.H。菌株对SMZ的抗性水平从低到高依次为Y4 (0.5)、Y1 (5)、H (10)和Y2 (10 mg/mL)。4个SMZ抗性菌株均携带sul1基因,但均不含sul3和sulA基因,其中菌株H同时携带sul2基因。菌株Y2和Y4含有一类整合子,但是菌株Y1和H不含该整合子。本研究有助于加深对自然环境源SMZ抗性细菌抗性特征及其潜在风险的认知。     

抗辐射菌Deinococcus radiodurans的多样性

抗辐射菌Deinococcus radiodurans是一种对电离辐射和其他DNA损伤因子具有极强抵抗能力的细菌,是研究DNA损伤与修复的模式生物。综述了国内外在抗辐射菌研究上取得的最新研究成果,从生存环境、对DNA损伤因子的抗性、抗性机理及其损伤修复关联基因等方面报道了抗辐射菌的多样性,并探讨了该细菌高效正确的DNA损伤修复机理的相关研究成果在生命科学、农业、环境修复及医学等领域的应用前景。     

Ap、Km和Cm抗性细菌在土壤中的差异分布及成因

从不同区域土壤中分离细菌：对其进行氨苄青碡素、卡那霉素和氯霉素的抗性测试,以及抗药性质粒分析。结果表明,对照区和生活区土壤细菌抗氨苄青霉素和卡那霉素菌株比例未见显著性差异,未检出抗氯霉素细菌。保护区中抗氨苄青霉素、卡那霉素菌株含质粒比例均为18.2％,生活区中抗氨苄青霉素和卡那霉素菌株含质粒比例分别为36.4％和27．3％。随机抽提质粒转化无抗忡菌,表明部分抗菌素抗性基因是由质粒携带。实验结果认为本地土壤中抗菌素抗性菌分布差异尚未有显著性表现。     

细胞辐射抗性关基因的研究进展

电离辐射能够诱导细胞一系列基因的表达,与辐射抗性相关的基因如ｐ５３抑癌基因、癌基因、ＤＮＡ损伤修复相关以及影响细胞生长分化多种调控基因等,通过参与调节细胞周期,促进细胞ＤＮＡ损伤修复和抑制细胞凋亡等多种途径,最终使得细胞的辐射抗性增加。目前人们对其中一些基因的作用机制已有所了解,而对更多的基因的作用机理尚不清楚。认识细胞辐射抗性相关基因的表达调控和生物功能对阐明辐射抗分子机制至关重要。     

土壤中抗生素的环境风险及污染土壤的生物修复技术

抗生素的广泛使用导致其在环境中普遍存在,所引发的抗性基因问题已对全球公共卫生构成重大威胁。土壤是环境中抗生素的重要汇,抗生素暴露会对土壤生物带来危害,甚至会间接对人体健康造成潜在风险,因此需采取有效手段修复抗生素污染的土壤。文中综述了抗生素对土壤植物表型生长指标、土壤动物生理特征及群落分布、微生物群落组成与功能的影响,以及抗生素抗性基因在土壤生物间的传播风险等;总结了利用耐受土壤植物、动物、微生物以及其互作关系修复抗生素污染土壤的潜力与前景,指出了已有土壤中抗生素环境风险和生物修复研究中尚存在的问题,展望了未来的研究方向。     

携带污染物降解基因的可移动基因元件及其介导的生物修复

可移动基因元件(mobile genetic elements,MGEs)在环境微生物群落中的水平转移是细菌基因组进化和适应特定环境压力的重要机制.在污染土壤和水体中接种携带具有降解基因MGEs的菌株后,随着MGEs的水平基因转移,可使降解基因转移至具有竞争性的土著微生物中并在其中表达,从而不必考虑供体菌在环境中是否能够长期存活.这种由可移动降解基因元件水平转移介导的生物修复为探索新的生物修复途径提供了可行性.本文重点综述了环境样品中携带降解基因MGEs的多样性及其在促进污染物降解过程中的重要作用,介绍了从环境样品中分离代谢MGEs的方法,并列举了在污染土壤、活性污泥、其他生物反应器等生态系统中MGEs水平转移的几个实例.