抗生素抗性基因在水环境中的分布、传播扩散与去除研究进展

近年来,由于抗生素的滥用而造成的抗性基因污染问题越来越严重,抗性基因在环境中的危害也逐渐受到人们的重视.本文针对抗生素抗性基因这一“新型污染物”,综述了抗性基因在水体环境中的来源与污染情况;分析了抗性基因在环境中的传播途径与生态风险.此外,还重点讨论了污泥消化、人工湿地、消毒以及深度处理等不同水处理工艺对抗生素抗性基因的去除效果,指出不同去除技术的改进方向.并针对目前的污染状况,对今后的研究重点进行了展望.
     

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。     

五种攀缘植物光合作用与光因子关系的初步研究

城市垂直绿化常用的攀缘植物爬山虎、美国爬山虎、紫藤、常春藤、洋常春藤的净光合速率、呼吸速率、光能利用率及光补偿点等指标进行了测定和分析．结果表明,5种攀缘植物的净光合速率日变化显示出“双峰”。第一峰值出现在10：00～12：00,第二峰值出现在14：00～16：00,“午休”现象明显;呼吸速率的日变化也表现出“双峰”,第一峰值出现在11：00～13：00,第二峰值出现在14：00～17：00;常春藤、洋常春藤、爬山虎、美国爬山虎及紫藤的光补偿点分别为5．73、5．07、9．96、6．40和18．93μmol·m^-2·s^-1;紫藤在强光下的光能利用率较高,其次为美国爬山虎,而在弱光下洋常春藤光能利用率较高,可以认为,紫藤为典型的阳性植物,爬山虎、美国爬山虎为中性植物,常春藤、洋常春藤为阴性植物。     

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。     

环境中抗生素抗性基因的水平传播扩散

抗生素抗性基因作为一类新型环境污染物,其在不同环境介质中的传播扩散可能比抗生素本身的环境危害更大,其中,水平基因转移是抗生素抗性基因传播的重要方式,是造成抗性基因环境污染日益严重的原因之一.本文系统阐述了抗生素抗性基因在环境中发生水平转移的主要分子传播元件及其影响因素,这对于正确揭示抗性基因的分子传播机制具有重要意义.结合多重抗药性的传播扩散机制,探讨了行之有效的遏制抗生素抗性基因传播扩散的方法和途径,并针对目前的污染现状,对今后有关抗生素抗性基因水平转移的研究重点进行了展望.     

抗生素抗性基因在环境中的传播扩散及抗性研究方法

抗生素在医药、畜牧和水产养殖业的大量使用造成了环境中抗性耐药菌和抗性基因日益增加,抗生素抗性基因作为一种新型环境污染物引起人们的广泛关注.本文综述了近年来国内外有关抗生素抗性基因的研究进展,其在水、土壤、空气等环境介质中和动,植物体内的传播扩散,以及开展环境中抗生素抗性基因研究的必要性,重点介绍了有关抗生素抗性（包括抗性细菌和抗性基因）的研究方法,指出抗性基因研究中存在的问题,并对未来的相关研究进行了展望.     

生物炭对外源抗生素及其抗性基因的吸附行为与去除机制

随着抗生素在医疗卫生和畜牧养殖等领域的大量使用,目前在很多国家和地区的畜禽粪便、土壤和水体等样品中检测出多种抗生素及其抗性基因残留,这类新型污染物给环境和人类健康带来的危害不容忽视.在当前还无法做到抗生素“零排放”的情况下,如何有效控制抗生素及其抗性基因在环境中的污染水平,是降低其生态风险的有效途径之一.生物炭因具有比...     

抗生素抗性基因的生态风险研究进展

自抗生素被发现和使用以来,其在人类和动物疾病预防与治疗、提高动物生产等方面均发挥了重要作用。但抗生素的批量生产及大量应用,特别是在养殖业和临床医疗上的滥用,导致抗生素抗性基因(ARGs)在环境中普遍存在,其借助质粒、转座子、整合子等可移动元件通过接合、转座、转化等方式在环境中广泛传播,导致微生物药性不断增强,对人类健康和生态安全造成严重威胁。当前,ARGs对人类健康的影响已受到高度关注,但有关ARGs在环境中的生态风险研究还相对薄弱。本文综述了ARGs污染的现状及其生态风险,并对该领域中未来研究重点进行了展望,以期为今后抗性基因的研究和生态防控提供参考。     

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。     

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。     

畜禽粪便中抗生素抗性基因的分布特征及消减技术研究进展

随着集约化畜禽养殖业的不断发展,兽用抗生素的长期使用导致畜禽粪便抗生素抗性基因污染日益严重,对生态环境和人类健康造成严重危害。如何有效消减畜禽粪便中的抗生素抗性基因成为当前研究热点。本文系统总结了畜禽粪便中抗生素抗性基因的产生途径、分布和影响因素,并阐述了好氧堆肥、厌氧消化及其强化工艺消减畜禽粪便抗生素抗性基因的研究进展,根据现有工艺研究存在的问题展望了今后的重点研究方向,为畜禽粪便中抗生素抗性基因的消减提供理论基础和技术支撑。     

Evolution and ecology of antibiotic resistance genes

A new perspective on the topic of antibiotic resistance is beginning to emerge based on a broader evolutionary and ecological understanding rather than from the traditional boundaries of clinical research of antibiotic-resistant bacterial pathogens. Phylogenetic insights into the evolution and diversity of several antibiotic resistance genes suggest that at least some of these genes have a long evolutionary history of diversification that began well before the 'antibiotic era'. Besides, there is no indication that lateral gene transfer from antibiotic-producing bacteria has played any significant role in shaping the pool of antibiotic resistance genes in clinically relevant and commensal bacteria. Most likely, the primary antibiotic resistance gene pool originated and diversified within the environmental bacterial communities, from which the genes were mobilized and penetrated into taxonomically and ecologically distant bacterial populations, including pathogens. Dissemination and penetration of antibiotic resistance genes from antibiotic producers were less significant and essentially limited to other high G+C bacteria. Besides direct selection by antibiotics, there is a number of other factors that may contribute to dissemination and maintenance of antibiotic resistance genes in bacterial populations.     

耐药微生物和抗生素耐药基因与全健康

因人类的各种活动,耐药微生物和抗生素耐药基因在“人-动物-环境”界面发生跨物种和跨生境的传播。将人类、动物和环境视作有机整体的“全健康”（One Health）理念有望成为解决这种传播的有效策略。抗生素及其代谢活性产物在环境中富集,再经动物及动物制品传播到人,产生耐药微生物并造成耐药基因的传播。本文综述了人-动物-环境界面耐药菌和抗生素耐药基因传播的流动与循环,总结了我国和其他国家应对抗生素耐药性问题的政策,倡导更多的国家和地区将“全健康”理念和方法用于控制抗生素耐药性传播;通过医疗卫生部门、食品药品监督管理部门、农林渔牧部门与教育、财政等多部门合作来应对抗生素耐药性的全球挑战。     

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;...     

转基因植物中抗生素抗性基因的安全性评价

20世纪80年代以来,植物转基因技术取得突飞猛进的进展。转基因植物大量出现,带来了巨大的经济效益和社会效益。与此同时,转基因植物的释放可能带来的风险也越来越受到人们的重视,抗生素抗性基因是筛选转基因植物的常用基因,其安全性引起了人们的普遍关注,作者就转基因植物中抗生素抗性基因的安全性作一综述。     

耐药基因数据库概述

抗生素是人类历史上的革命性发现,其临床应用挽救了无数患者的生命。但是随着抗生素的广泛使用和滥用,越来越多的病原菌产生了耐药性,甚至出现了具有多重耐药性的"超级细菌"。在人类与病原菌斗争的军备竞赛中,人类即将面临无药可用的境地。针对微生物的耐药性、耐药机制及耐药性传播的研究吸引了众多科研工作者的目光,各种耐药基因数据库以及耐药基因分析工具应运而生。文中对目前耐药领域的基因数据库进行收集整理,从数据库类型、数据特征、耐药基因预测模型以及可分析序列的类型等方面对这些数据库进行论述和介绍。此外,文中对抗金属离子和抗杀菌剂的基因数据库也有所涉及,将为如何选择及使用耐药基因数据库提供参考和帮助。     

Antibiotic resistance of enterococci and related bacteria in an urban wastewater treatment plant

The main objective of this work was to study the ecology of enterococci and related bacteria in raw and treated wastewater from a treatment plant receiving domestic and pretreated industrial effluents in order to assess the influence of treatment on the prevalence of antibiotic resistance phenotypes among this group of bacteria. The predominant species found in the raw wastewater were Entercoccus hirae, Entercoccus faecium and Entercoccus faecalis. Wastewater treatment led to a reduction in E. hirae (alpha<0.1) and an increase in E. faecium (alpha<0.1); the relative proportions of E. faecalis remained the same in the raw and in the treated wastewater. Among the isolates tested, no vancomycin resistance was observed among the enterococci. Entercoccus faecium and E. faecalis showed resistance prevalence values reaching 33%, 40% and 57% for the antibiotics ciprofloxacin, erythromycin and tetracycline, respectively. Antibiotic-resistant strains of enterococci were not eliminated by wastewater treatment. A positive selection of ciprofloxacin-resistant enterococci was indicated by a significant increase in resistance prevalence (alpha<0.02) in treated wastewater compared with the raw wastewater.     

Spatially resolved abundances of antibiotic resistance genes and intI1 in wastewater treatment biofilms

Attached growth bioprocesses that use biofilms to remove organic matter or nutrients from wastewater are known to harbor antibiotic resistance genes (ARGs). Biofilms in these processes are spatially heterogeneous, but little is known about depth stratification of ARGs in complex, mixed culture biofilms. To address this knowledge gap, we used an experimental approach combining cryosectioning and quantitative polymerase chain reaction to quantify the spatial distribution of three ARGs (sul1, ermB, and qnrS) and the class 1 integron-integrase gene intI1 in biofilms from a lab-scale rotating annular reactor fed with synthetic wastewater. We also used high throughput 16S ribosomal RNA (rRNA) gene sequencing to characterize community structure with depth in biofilms. The ARG sul1 and the integron-integrase gene intI1 were found in higher abundances in upper layers of biofilm near the fluid-biofilm interface than in lower layers and exhibited significant correlations between the distance from substratum and gene abundances. The genes ermB and qnrS were present in comparatively low relative abundances. Microbial community structure varied significantly by date of sampling and distance from the substratum. These findings highlight the genetic and taxonomic heterogeneity with distance from substratum in wastewater treatment biofilms and show that sul1 and intI1 are particularly abundant near fluid-biofilm interfaces where cells are most likely to detach and flow into downstream portions of treatment systems and can ultimately be released into the environment through effluent.