畜禽粪肥施用对温室土壤与蔬菜中抗生素抗性基因的影响

发布时间：2020-03-26 04:28

【摘要】：抗生素抗性基因(ARGs)已经被明确认定为一种新型的环境污染物。越来越多的研究结果表明,环境致病菌中耐药性的增加与扩散,将会对人类和动物的健康造成潜在的危害。近年来,ARGs在全球环境研究领域备受关注。农田中施用抗生素处理的畜禽粪便是ARGs进入土壤环境的最主要途径。虽然之前有研究表明,粪肥施用后,随着时间的推移其中的ARGs和致病微生物迅速减少。但是,对于长期地反复施用畜禽粪便对土壤中ARGs的多样性及丰度影响的研究还较少,尤其像山西地区关于ARGs污染的研究纯属空白。因此,选择这个地区长期施粪的土壤进行研究是非常有必要的。本研究以山西省太原市长期施用畜禽粪肥的大棚蔬菜种植地土壤与蔬菜为研究对象,分别采集施用了13年牛粪和鸡粪的蔬菜种植地的土壤,选择未施用畜禽粪肥的土壤作为对照,均为三个重复。另外,于牛粪样地中采集蔬菜样品。检测了土壤中残留抗生素、ARGs的多样性与丰度和分离得到的抗性菌株的半衰期以及蔬菜中ARGs的多样性与丰度。论文的主要结果如下:1.本研究通过液相色谱串联质谱技术(LC-MS/MS)检测到了土壤中6种抗生素:土霉素(OTC)、氯四环素(CTC)、头孢匹胺(CPM)、头孢呋辛(CUM)、诺氟沙星(NOR)和红霉素(ETM)。长期施粪明显提高了土壤中抗生素残留水平,且施用鸡粪对抗生素残留水平的影响更为显著。通过定量PCR发现长期粪肥的施用明显提高了土壤中ARGs的多样性与丰度及整合酶基因(intI1)丰度。ARGs与残留抗生素的浓度、土壤有机碳、总氮含量以及int I1丰度之间具有显著正相关关系。2.通过微生物传代培养实验,发现不同抗性菌的半衰期不同,其中抗头孢匹胺菌株的半衰期最短,为0.74 d;抗诺氟沙星的菌株的半衰期最长,为9.75 d。但抗性菌株(ARB)的菌落数与半衰期之间存在显著正相关关系(r=0.908,P=0.012)。对抗性菌株中提取的质粒进行检测,发现ARGs与intI1和转座酶基因(tnp A)之间的相关性随传代时间的不同而不同。总的ARGs丰度与int I1丰度之间具有显著正相关关系,但是每一个特定的ARGs与int I1或是tnpA之间的相关性关系并不确定。3.通过定量PCR技术对三种种植于牛粪样地的蔬菜(小白菜、娃娃菜、水萝卜)基因组进行检测,发现这三种蔬菜中均有抗性基因的检出,有tetA、tetE、tetX、tetG,且这些基因在蔬菜中的相对丰度值都高于土壤中。尽管检出的种类较少,但也表明直接在施加粪肥的土壤中种植蔬菜对人类健康存在着潜在危害。总之,研究表明长期施用抗生素处理的畜禽粪便会对土壤环境造成ARGs的污染,且施粪土壤中抗生素的残留水平与ARGs的稳定性决定了ARGs的多样性与丰度。
【图文】：

样品采集点地理位置

图 2.2 耐药菌株的筛选Fig. 2.2 Isolation of resistance bacteria单菌落置于摇床 200 rpm，，37℃，避光培养 24 h。24 h 后取出菌液 1 mL 在超台(已开紫外灯灭菌 15-20 min)稀释至 10-4、10-5、10-6，各取 100 μL 涂布于加
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S141;S626;X53

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本文编号：2600943