高风险四环素抗性基因在人工湿地中分布和去除的季节变化

畜禽养殖废水是抗生素抗性基因(ARGs)的重要贮存库,环境风险不容忽视。本研究考察了夏、冬两季养猪废水中高环境风险四环素抗性基因(TRGs)在水平潜流人工湿地中的分布和去除情况,通过外源添加四环素(TC)和铜离子(Cu²⁺)探究了养猪废水中抗生素与重金属单一和复合污染对湿地出水中TRGs丰度的影响。结果表明: 养猪废水中3种高环境风险TRGs(tetM、tetO、tetW)均有检出,人工湿地可有效消减废水中的TRGs,夏、冬两季时出水中TRGs的绝对丰度较进水分别降低1.1～2.4和1.7～2.9个数量级。TRGs在湿地土壤中的丰度呈现出水端低于进水端、植物非根际低于根际、冬季低于夏季的特征。与对照相比,养猪废水中TC、Cu²⁺单一和复合污染在夏、冬两季均会导致湿地出水中TRGs相对丰度的增加。人工湿地作为一种生态处理工艺可用于控制畜禽养殖废水中的ARGs向环境中扩散。     

堆肥化处理对畜禽粪便中四环素类抗生素及抗性基因控制的研究进展

随着四环素类抗生素在畜禽养殖中的广泛应用,畜禽粪便已成为四环素类抗生素和抗性基因的重要富集位点,其未经处理直接施用具有潜在的生态环境和人类健康风险。堆肥化处理可有效消减畜禽粪便中的四环素类抗生素,并且对抗性基因的扩散和传播具有一定的控制效果。本综述比较了不同的堆肥化工艺对粪肥中四环素类抗生素消减的效果,并重点讨论了其微生物降解机理,总结了堆肥化处理对粪肥中四环素抗性基因消减的研究进展,进一步讨论了堆肥化处理过程中抗性基因变化的微生态机理与控制策略,最后提出了采用热水解等预处理工艺去除抗生素压力和采用厌氧堆肥化工艺增强抗性基因控制的技术建议,以及从动态的角度采用高通量的检测技术来解析抗性基因消减机制的研究策略建议。     

污水处理厂中四环素和磺胺类抗生素抗性基因的分布、传播及去除

近年来,抗生素滥用造成的抗性基因(ARGs)污染问题引起了人们的关注.四环素及磺胺类抗生素由于价格低廉被广泛使用,大量残留的四环素和磺胺通过各种途径进入污水处理厂,并进一步导致ARGs的污染.为深入了解四环素和磺胺类ARGs的污染及治理现状,本研究对污水处理厂中四环素和磺胺类ARGs的分布情况及传播机制进行了综述,并重点讨论了不同污水处理工艺对ARGs的去除效果.在此基础上,从加大污水处理厂ARGs污染调查、改进污水处理工艺以及探讨ARGs传播机制等方面进行了展望.     

滇金丝猴肠道微生物四环素抗性基因和肠道环境特征

野生动物肠道是微生物抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes, ARGs)的储存库,滇金丝猴(Rhinopithecus bieti)在动物展示区存在ARGs暴露的风险。本研究基于16S rRNA技术,测定展示区不同性别滇金丝猴的肠道微生物组成,利用定量聚合酶链反应(quantitative polymerase chain reaction, qPCR)技术检测其肠道微生物四环素类抗生素抗性基因(Tetracycline antibiotic resistance genes, T-ARGs)和可移动遗传元件(Mobile genetic elements,MGEs)丰度,并分析其肠道酶活性和营养物质含量特征;利用网络模型(NetWork)分析T-ARGs和MGEs的潜在宿主菌,简单相关关系分析肠道微生物T-ARGs和MGEs的丰度与滇金丝猴肠道的微生态环境特征的关系。结果表明,滇金丝猴雌性和雄性肠道微生物T-ARGs和MGEs的绝对丰度差异不显著;雌性肠道中疣微菌门(Verrucomicrobia)和纤维杆菌门(Fibrobacteres)相对丰度显著...     

马铃薯晚疫病抗性基因分子标记检测及抗性评价

马铃薯是重庆优势特色作物之一,但其安全生产受到晚疫病的严重威胁。马铃薯生产中种植抗病品种是防控马铃薯晚疫病最为经济有效和环境友好的途径。为了了解来自国内外不同种质的晚疫病抗性基因组成以及确定在重庆市具有晚疫病抗性的马铃薯品种(系),本研究以218份来自国内外的品种(系)为材料,进行了6个晚疫病抗性(R)基因分子标记检测,同时进行了田间晚疫病抗性评价及室内接种鉴定和筛选。研究结果显示,6个R基因的分子标记在供试材料中均有分布,但分子标记的组成不尽相同,主要分为4大类。第Ⅰ类含有具有广谱抗性基因的RB,晚疫病抗性评价表现为中抗以上;第Ⅲ类缺失R2 family基因标记,绝大部分表现为晚疫病敏感型;第Ⅱ类和第Ⅳ类中分别主要含有3个R基因(R2 Family+R3a+R3b)标记类型和4个R基因(R1+R2 Family+R3a+R3b)标记类型,这两类材料中表现出一定比例的晚疫病抗性水平,但第Ⅳ类中出现抗性表现的比例高于第Ⅱ类。结果说明含有RB基因标记贡献了较高的晚疫病抗性,缺失R2 famlily基因标记的材料可能不利于晚疫病抗性,利用这些基因标记辅助筛选有助于提高重庆地区晚疫病抗性育种效率。本研究评价了218份马铃薯材料6个重要R基因组成,并筛选出重庆地区表现抗性的多个材料,为新品种(系)的推广应用以及抗病育种选育提供了科学依据,同时为发掘新的抗病基因提供了遗传资源。     

土壤中抗性基因的产生,扩散传播以及消减的研究进展

近年来,土壤中残留的大量抗生素不可避免的导致耐药微生物和抗性基因的增加和扩散,引起一系列土壤污染和生态风险。作为一类新兴污染物,抗性基因的污染水平已经远远超出我们的预想,因此对土壤中抗性基因的分布水平、扩散传播及消减技术的研究刻不容缓。本文对国内外土壤中抗生素和抗性基因残留水平进行了总结分析,探讨了土壤中抗性基因的产生、扩散的内在动力和机制。同时,分析了土壤中抗性基因分布和扩散的影响因素,如:抗生素残留水平,土壤理化性质和环境条件等。在此基础上,探讨了土壤抗性基因阻隔和消减技术,包括传统降解方法:高温,光照催化、微波-H2O2-微生物联合处理技术等,并提出新型消解技术:取代活性基团、靶位修饰以及改变外排泵的通透性等。讨论未来在控制抗性基因生态风险,降低其在土壤中的丰度,有效阻截技术的发展趋势。     

不同施肥处理农田土壤中噬菌体与细菌携带抗生素抗性基因的比较北大核心CSCD

为了揭示有机肥和化肥长期施用对农田土壤噬菌体携带的抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)多样性和丰度的影响,并与土壤细菌携带的ARGs进行对比,本文将土壤抗生素抗性分为细菌和噬菌体两个部分,利用微滴数字PCR(droplet digital PCR,ddPCR)技术定量分析了土壤噬菌体和细菌DNA中25种ARGs亚型和I类整合子(intl1)的丰度。结果表明,土壤噬菌体中ARGs的检出率和总丰度以及intl1丰度均低于土壤细菌,其中噬菌体中检测到20种ARGs亚型,在不施肥、单施化肥和单施有机肥土壤的噬菌体中,目标ARGs的检出率分别为68%、72%和76%。土壤噬菌体中ARGs的总丰度在有机肥施用土壤中显著高于不施肥和化肥施用土壤(P<0.05),其中多耐药类、大环内酯-林肯酰胺-链阳性菌素B(MLSB)类和β-内酰胺类抗性基因丰度占显著优势。除了β-内酰胺类抗性基因blaTEM,噬菌体中其他ARGs亚型的丰度均显著低于细菌(P<0.05)。噬菌体与细菌携带ARGs在不同施肥处理中均存在显著正相关(P<0.05)。冗余分析结果显示,施肥可能通过改变土壤pH、重金属和营养因子水平来影响细菌和噬菌体中ARGs的赋存特征。本研究结果表明,噬菌体是除细菌之外的农田土壤另一个重要ARGs储存库,施用有机肥能同时显著提高土壤细菌和噬菌体中ARGs的多样性和丰度。     

能开关基因的四环素

能开关基因的四环素纽约爱因斯坦医学院的分子心脏病学家ＧｌｅｎｎＩ．Ｆｉｓｈｍａｎ及其同事通过改变转基因动物饮水中四环素含量以控制基因活性的研究表明，这种普通抗生素能以特定组织为靶子，在有机体整个生命活动期中开关基因活性。斯坦福大学医学院的分子药理学家...     

DNA插入引起质粒四环素抗性的恢复

插入序列(IS)是一种能在细胞内从一个基因组转座到另一个基因组的DNA序列,是转座子的一种,它们不编码任何可检测的性状,只有从它们插入某一个基因时所引起的极性效应才知道它们的存在。根据W.Arber的预测,大肠杆菌细胞中存在着一定数目的插入序列,它们在染色体进化,基因调控中有一定作用。在已知插入序列中,IS2较为特殊,当它们以一种方向插入一个基因组时,能加强所在基因的表达,即有启动子作用;以另一种方向插入时,有极性效应,这如同一个基因表达的开关。为了研究插入序列在基因表达中的作用,我们利用一个自己构建的杂合质粒作为插入序列的接受者,检查了用四环素的抗性的恢复作为选择标记的大肠杆菌细胞中具有启动子功能的插入序列,现将结果报道如下。     

四环素抗性重组鼠李糖乳杆菌的构建

将含有鼠李糖乳杆菌同源序列的自杀质粒pUC-ldhD-Ter转化到鼠李糖乳杆菌JCM 1553中,成功获得2株含四环素抗性的重组鼠李糖乳杆菌GL-1和GL-2。采用PCR技术鉴定重组菌株染色体基因组上含有四环素抗性基因Ter;生长曲线说明四环素抗性基因的插入对鼠李糖乳杆菌的生长没有较大影响。抗性菌株GL-1和GL-2在含10%葡萄糖的摇瓶发酵培养基发酵结果显示:37℃,200 r/min发酵40h,菌体密度OD₆₀₀最大达到25.49和24.66,残糖含量为0.60%和0.63%,L-乳酸最高产量为93.956 g/L、93.693 g/L,葡萄糖转化率达到94.82%、94.56%,与原始菌株没有显著区别。     

气溶胶中抗生素抗性基因研究进展

抗生素的不合理使用导致细菌耐药问题日趋严峻,给人类健康造成巨大威胁。学者们对抗生素抗性菌和抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)在多种环境介质中的环境行为开展了大量研究。气溶胶作为ARGs的潜在储存库,是抗生素抗性基因在环境中的重要传播途径之一。目前缺乏对其来源、传播、人类接触和健康风险系统性的梳理。本文针对人类生活功能场所、养殖场、城市污水处理厂和医院等4类气溶胶研究的典型场所,重点综述了上述4类典型场所中气溶胶ARGs的来源、传播途径及对人体的暴露和对健康的危害,为气溶胶中ARGs的预防和控制提供参考。     

土壤生态系统中抗生素抗性基因与星球健康:进展与展望

土壤-植物系统是抗生素抗性基因(简称抗性基因)从环境向人类传播扩散的一个重要途径,是环境抗性基因人群暴露的主要来源.通过对土壤-植物系统中抗性基因的研究,可以明确抗性基因在土壤生物中的分布及其传递,分析抗性基因食物链传递的风险及其规律,从而为控制抗性基因污染提供理论依据,保障人类健康.同时,其对于维护星球健康也具有重要的价值.本文总结了土壤(包括土壤动物肠道)和植物微生物组中抗性组的重要研究进展,强调了抗性基因流在土壤-植物系统中的流动给土壤生态系统带来的环境风险,最后提出了通过管理土壤-植物系统中的抗性基因流以保障星球健康的方案,并对未来研究进行了展望.     

食品中四环素残留检测方法比较分析

四环素性质稳定、用途广泛,是常用的抗生素类药物之一。但是,此类药物由于使用不当,容易在食品中残留,从而危害人们的身体健康。本文中,笔者就四环素的相关检测方法进行了综述,介绍了电化学适配体传感器、荧光传感器、表面增强拉曼光谱、高效液相色谱、近红外光谱、酶联免疫技术、分子印迹技术以及表面等离子体共振等技术的优势与不足,并进行相关总结;最后,提出了目前四环素检测方法存在的问题,如:检测样品种类局限、检测方法稳定性较差等,并对四环素未来的发展趋势进行了展望。     

土壤噬菌体及其介导的抗生素抗性基因水平转移研究进展

土壤中抗生素耐药性的扩散对全球的公共卫生和食品安全造成威胁,严重挑战人类感染类疾病的预防与治疗.噬菌体介导的抗生素抗性基因(ARGs)的水平转移是环境中抗性基因扩散的重要机制.但是,噬菌体对土壤环境中抗性基因传播的贡献尚未见报道.本文综述了土壤环境中噬菌体的分布特征与影响因子,总结了纯化和富集土壤噬菌体的主要研究方法;...     

沈阳蔬菜地土壤中典型抗生素抗性基因与可移动元件分布特征

为揭示沈阳地区蔬菜土壤中典型抗生素抗性基因(ARGs)与可移动元件(MGEs)的分布特征,利用高通量荧光定量PCR技术,对沈阳市十里河、东陵路和新民屯蔬菜种植土壤中四环素类(tet)、磺胺类(sul)、氯霉素类(cml)、氨基糖苷类(aac)等ARGs以及转座子(tnp)和整合子(int)等MGEs的残留种类、数量和丰...     

不同能源柳无性系对土壤镉污染的抗性研究

运为了比较不同能源柳无性系对土壤镉抗性的差异,采用盆栽方法,设置土壤镉含量5个梯度(0、10、20、40、80 mg·kg^-1),以乡土旱柳为对照,对能柳1、能柳2、能柳E、能柳C的扦插幼苗对土壤镉污染的生理生态反应进行了系统测定,分析了不同无性系的抗性。结果显示,低浓度处理（≤20 mg·kg^-1）促进苗木生长,其中能柳2在10 mg·kg^-1处理下根和单株生物量增幅最大,可达到对照的132.0%和120.0%;随着镉浓度的增加,生长量下降,在最高浓度处理下,能柳C生长量降低最少,根、枝、叶和单株生物量分别为对照的86.1%、85.3%、82.9%、84.9%,旱柳的枝、叶生物量降低最多,为对照（无镉）的43.8%、45.0%,而能柳1的根、单株生物量降低最多,仅为对照的36.1%、44.4%;随着镉浓度的增加,不同能源柳无性系叶片的SOD、POD、CAT活性和根系活力基本呈现先升后降的趋势,其中,CAT活性变化较为平缓;关于SOD活性和根系活力,能柳1、能柳2在20 mg·kg^-1时已显著下降,旱柳在40 mg·kg^-1时显著下降,而能柳E、能柳C在40 mg·kg^-1时才显著下降。采用隶属函数对5个无性系在镉胁迫条件下的生长和酶指标进行综合分析,不同无性系对土壤镉污染的抗性顺序为能柳C>能柳2>能柳1>旱柳>能柳E。不同无性系对镉均有抗性,都可在镉污染区推广种植,栽培中,应根据土壤污染和绿化目标,做出适当选择。     

水环境中抗性基因去除技术研究进展

抗生素的滥用导致了环境中抗性基因的产生,抗性基因一旦形成便难以控制和消除。目前,抗性基因在水环境中普遍检出,传播扩散迅速,污染形势严重,对生态系统和人体健康构成了巨大威胁。本文综述了国内外关于去除水环境中抗性基因的技术进展,重点讨论了消毒技术(含紫外消毒和加氯消毒)、高级氧化技术(包括Fenton氧化、光催化氧化和臭氧氧化)和人工湿地技术对水中抗性基因的去除效果,指出了各技术的应用优势和限制,分析了存在的问题与解决措施,为今后这一方向的深入研究和实践应用提供科学依据和参考。     

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。     

养殖环境中抗生素抗性基因的研究进展

抗性基因在环境中的垂直及水平传播,致使抗生素耐药性成为危及人类和动物生命健康的全球性问题。动物源食品是中国美食不可或缺之物,而由于抗生素超用与滥用等行为让公众不得不关注动物源食品源头——养殖场的抗生素抗性基因环境安全问题。本文综述了养殖环境中抗生素抗性基因的研究进展,分析了养殖环境中抗生素抗性基因产生原因、传播途径以及影响因素,介绍了现有风险评估方法和控制技术,并对今后养殖环境中抗生素抗性基因的控制策略、技术及研究方向提出了建议。     

基于宏基因组技术解析南极不同纬度地区土壤抗生素抗性基因的分布与迁移

[目的] 南极洲不同地区环境极端多样,且受人类活动影响不一。本研究旨在探究南极不同纬度地区土壤抗生素抗性基因（ARGs）的分布特征与迁移机制。[方法] 下载南极不同纬度地区及加拿大阿尔伯特地区养殖场附近土壤宏基因组数据集,利用MetaWRAP进行组装,使用CARD、PlasFlow和ICEberg数据库对ARGs与可移动遗传元件（MGEs）进行注释。[结果] 在南极不同纬度地区土壤中,优势菌门为变形菌门、放线菌门、拟杆菌门和厚壁菌门。共注释出25类406种ARGs,以多重耐药类、四环素类及氨基糖苷类抗生素抗性基因为主。NMDS分析结果表明,南极不同纬度地区与养殖场附近土壤中ARGs的分布特征显著不同（ANISOM,P=0.001）。南极高纬度地区ARGs占总基因数的比例为0.28%,显著低于低纬度地区（1.93%,P<0.01）。不同抗生素类型的ARGs呈现不同的区域分布模式,其中硝基咪唑类、氨基糖苷类、糖肽类与大环内酯类ARGs主要分布在南极高纬度地区,四环素类与磺胺类ARGs主要分布在南极低纬度地区（P<0.05）。南极土壤中ARGs的迁移研究表明,质粒携带的ARGs占检测到的ARGs的17%。同时,共发现163个整合与接合元件（ICEs）可携带多抗耐药类、肽类和四环素类等14类ARGs。这些携带ARGs的ICEs主要分布于α-、β-与γ-变形菌纲中。[结论] 南极高纬度与南极低纬度地区土壤中ARGs的分布存在差异性,质粒与ICEs共同介导ARGs的迁移。本研究为进一步了解抗生素时代之前的原始抗性组提供数据基础。