重金属污染农田土壤中抗生素抗性基因与可移动遗传元件的分布

发布时间：2017-10-22 08:27

  本文关键词：重金属污染农田土壤中抗生素抗性基因与可移动遗传元件的分布

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【摘要】：目的:描述某重金属污染农田土壤中抗生素抗性基因(Antibiotic Resistance Genes,ARGs)以及参与ARGs水平转移(Horizontal Gene Transfer,HGT)的可移动遗传元件(Mobile Gene Element,MGE)阳性率及相对丰度的时间、空间分布规律。在此基础上尝试分析重金属含量与ARGs、MGEs相对丰度之间的相关性。方法:1.按照《土壤环境监测技术规范》(HJ/T 166-2004),分别于2014年3月、6月、10月和2015年1月在河南省某重金属污染农田土壤中常年主导风向的下风向采集4个时间点的农田土壤混合样。每个时间点采样根据距离工厂烟囱的位置由近及远选择7块农田土壤,距离分别约为741m、943m、1514m、1617m、1777m、2103m和2556m,分别编号为G1-G7号采样区。2.土壤脱腐预处理后试剂盒提取土壤总DNA。普通聚合酶链式反应(polymease chain reaction,PCR)检测ARGs和MGEs共计19种。其中4种MGEs包括:inti1、inti2、orf513和ISCR2,15种ARGs包括:sul1、sul2、tetA、tetC、tetE、tetM、tetQ、tetW、CTX-M-1、bla-TEM、SHV、strA、qnr A、qnrB和qnrS。3.实时荧光定量PCR技术(Real-time fluorescence quantitative PCR,qPCR)对目的基因inti1、sul1、sul2、tetA、tetM、tetW定量检测。4.使用SPSS 21.0进行数据分析。Fisher精确概率法分析不同时间点不同距离土样上ARGs与MGEs阳性率的差异。Kolmogorov-Smirnov检验基因相对丰度所有数据的正态性,Kruskal-Wallis H多组秩和检验、两相关样本非参数检验、Wilcoxon符号秩和检验分析不同时间点不同距离采样区上ARGs与MGEs相对丰度的差异。Spearman相关性分析了解各基因间、基因与重金属之间的相关关系。检验水准α=0.05。结果:1.普通PCR共检测出8种ARGs、3种MGEs。8种ARGs的阳性率分别是sul2(22/28,78.6%)、tetC(22/28,78.6%)、bla-TEM(18/28,64.3%)、sul1(15/28,53.6%)、tetA(11/28,39.3%)、strA(9/28,32.2%)、tetM(6/28,21.4%)和tetw(3/28,10.7%)。3种mges的阳性率分别是inti1(18/28,64.3%)、inti2(3/28,10.7%)和iscr2(7/28,25.0%)。测序序列上传genbank,序列号分别为:kt625466,kt625467,kt625472,kt625465,ku940035,ku940037,kt625468,kt625470,kt625469,ku940036,kt625471。2.每个采样区上4个采样时间点间总基因阳性率差异均无统计学意义(p0.05);但在3月不同距离土样间总基因阳性率差异有统计学意义(p0.05);单个基因不同距离采样区的阳性率差异均无统计学意义(p0.05);抗生素抗性基因sul2、tetc、bla-tem和可移动遗传元件inti14个时间点间阳性率差异有统计学意义(p0.05);同一采样时间点上各基因间的阳性率差异均有统计学意义(p0.05);g2、g6采样区上各基因间的阳性率差异有统计学意义(p0.05)。3.3月、6月不同距离土样中总基因相对丰度差异有统计学意义(p0.05);g3、g4、g5采样区4个时间点间总基因相对丰度差异有统计学差异(p0.05);单个基因在不同距离土样上相对丰度差异均无统计学意义(p0.05);可移动遗传元件inti1在4个采样时间点间的相对丰度差异有统计学意义(p0.05);g2采样区不同基因间相对丰度差异有统计学意义(p0.05);10月、1月单个基因间的相对丰度差异有统计学意义(p0.05)。4.inti1与总基因相对丰度之间存在正相关,相关系数为0.644,总sul与总tet相对丰度相关系数为0.743,sul1与tetm、teta、tetw相对丰度存在相关,相关系数分别为0.711,0.519,0.535,sul2与tetm、teta相对丰度相关系数分别为0.480,0.411;tetm与tetw相对丰度之间相关系数为0.742,sul1与sul2相对丰度相关系数为0.386。所有相关均有p0.05。5.sul1相对丰度与重金属砷、镉、锌、铜含量之间的相关系数在0.162~0.516之间,四环素类抗性基因tetw相对丰度与铜含量相关系数为0.375,基因总丰度与as含量显著相关系数为0.375。所有相关均p0.05。结论:1.该工厂附近农田土壤中可见一定类型的args及mges分布(常见sul2、tetc、bla-tem和inti1),其分布存在时间差异,但在不同距离土样中分布相对稳定。2.该地土壤中磺胺类抗性基因和四环素类抗性基因、inti1与总基因的分布具有一定一致性(r0.644)。3.该地土壤中ARGs及MGEs基因总相对丰度可能受土壤As含量影响;磺胺类抗性基因sul1相对丰度可能受土壤砷、镉、锌、铜含量影响;四环素类抗性基因tetW相对丰度可能受土壤铜含量影响。
【关键词】：农田土壤 重金属 抗生素抗性基因 可移动遗传元件 水平基因转移
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X53
【目录】：

• 摘要4-7
• Abstract7-13
• 中英文对照表13-14
• 1 引言14-16
• 2 材料与方法16-23
• 2.1 土壤样品采集16-17
• 2.2 试剂和仪器17
• 2.3 主要试剂配制17-18
• 2.4 实验方法18-23
• 2.4.1 土壤总DNA提取18-19
• 2.4.2 土壤样品中ARGs和MGEs定性检测19-21
• 2.4.3 土壤样品中ARGs和MGEs Real-time PCR测定21-22
• 2.4.4 统计分析22-23
• 3 结果23-46
• 3.1 重金属污染农田土壤中ARGs与MGEs分布23-27
• 3.1.1 重金属污染农田土壤中ARGs与MGEs阳性率23-24
• 3.1.2 重金属污染农田土壤中ARGs与MGEs阳性率比较24-27
• 3.2 重金属污染农田土壤中ARGs与MGEs的相对丰度27-41
• 3.2.1 不同距离采样区农田土壤中inti1、sul1、sul2、tetA、tetM、tetW相对丰度的比较28-33
• 3.2.2 不同时间点农田土壤中inti1、sul1、sul2、tetA、tetM、tetW相对丰度的比较33-41
• 3.3 重金属污染农田土壤中ARGs与MGEs相对丰度之间相关性分析41-42
• 3.4 重金属污染农田土壤中ARGs、MGEs丰度与重金属相关性分析42-46
• 4 讨论46-52
• 4.1 重金属污染农田土壤中不同类型ARGs与MGEs的分布46-48
• 4.1.1 重金属污染农田土壤中不同类型ARGs的分布47-48
• 4.1.2 重金属污染农田土壤中不同类型MGEs的分布48
• 4.2 重金属污染农田土壤中不同类型ARGs与MGEs相对丰度的分布48-50
• 4.2.1 重金属污染农田土壤中不同类型ARGs相对丰度的分布48-50
• 4.2.2 重金属污染农田土壤中inti1相对丰度的分布50
• 4.3 重金属与环境中ARGs、MGEs相关关系50-52
• 5 结论52-53
• 参考文献53-57
• 综述57-70
• 参考文献64-70
• 个人简历 在校期间发表学术论文与研究成果70-71
• 致谢71

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1 张莹;渤海中部浮游植物与环境因子的空间关系及季节差异分析[D];中国科学院烟台海岸带研究所;2016年

2 刘佳;重金属污染农田土壤中抗生素抗性基因与可移动遗传元件的分布[D];郑州大学;2016年

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本文编号：1077566