三峡库区水体、土壤和沉积物中抗生素与抗生素抗性基因的污染特征

发布时间：2018-01-30 10:33

本文关键词： 三峡库区抗生素抗生素抗性基因荧光定量PCR　出处：《中国科学院武汉植物园》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：近年来,由于抗生素的大量使用造成环境中抗生素和抗生素抗性基因(ARGs)污染日益严重。本研究以三峡库区水体,土壤和沉积物为研究对象,采用高效液相色谱法(HPLC)和实时荧光定量PCR仪(qPCR)分别对三种介质中 13 种抗生素(OTC,TC,CTC,STZ,SDZ,ST,SMZ,TMP,ENR,OFL,NOR,DXC,CIP),15种抗性基因(3种sul:s仰l1,sul2,sul3;8种tet:tetA,tetB,tetC,tetM,tet0,tetQ,tetW,tetG;4 种 qnr:qnrA,qnrB,qnrD,qnrS)及 1 种整合子基因(intI1)进行了检测,并分析不同介质中抗生素和抗性基因的污染水平,分布特征和可能的环境影响因素。13 种抗生素中,有 10种抗生素(OTC,TC,CTC,STZ,SDZ,ST,SMZ,TMP,ENR,OFL)在三峡库区水体、土壤和沉积物中检出率为100%;NOR和DXC在水体中未检出,在土壤和沉积物中检出率均低于50%;CIP在三种介质中均未检出。水体中检出浓度最高的抗生素为TPM(119.1 ng/L),土壤为ENR(43.2 ng/g),沉积物为,ENR(42.6ng/g)。水体中质量浓度最高的抗生素为SDZ(27.7ng/L-359.2ng/L),土壤为 ENR(1.7ng/g-154.1ng/g),沉积物为 ST(10.8ng/g-121.3ng/g)。相关性分析表明水体和沉积物的四环素总浓度之间呈显著负相关关系,水体和土壤中SDZ与ST浓度之间呈极显著相关关系,表明这些抗生素在不同介质中存在动态交换与分配平衡。水样中的STZ与TOC和pH之间均呈显著相关关系,表明TOC和pH可能是影响三峡库区水体STZ分布的重要环境因子。PCR定性检测结果显示水体,土壤和沉积物中sul1,sul2,tetA,tetB,tetM,tetQ,tetG和int1检出率为100%,tetW未检出。三种介质sul中,sul1和sul2比sul3有更高的检出率;tet中,外排泵基因(tetA,tetB,tetC,tetG)比核酸保护蛋白基因(tetM,tetO,tetQ,tetW)检出率更高。所有目的基因中sul1的平均浓度最高,在水体,土壤和沉积物中分别为2Z2×10-1copies/16S-rRNA,1.1×10-1copies/16S-rRNA,6.4×10-2copies/16S-rRNA,为三峡库区的优势抗性基因。5种tet(tetA,tetB,tetG,tetQ,tetM)中,在水体中浓度分布由大到小依次为tetAtetCtetGtetQtetBtetM,其中tetA平均浓度为1.0×10-2copies/16S-rRNA,。土壤和底泥中,tetB为优势四环素类基因,平均浓度分别为 1.1×10-2copies/16S-rRNA 和 3.3×10-3copies/16S-rRNA。此外,int11 含量水平仅次于sul1,且与多种ARGs显著相关,表明三峡库区受整合子基因污染较为严重,整合子可能促进ARGs的水平基因转移。不同抗性基因在各采样点所占比例的差异可能与该区域用药特征和种类有关。相关性分析表明,介质之间仅有tetM在土壤和沉积物极显著相关,介质内部四环素排出泵基因与核糖体保护基因存在显著相关性。抗生素和抗性基因在靠近医院,养殖厂与污水处理厂的位置浓度较高,表明这些区域可能是抗生素和抗性基因的重要储蓄库。RDA分析揭示水样,土样及沉积物抗生素与ARGs的关系,主成分RDA1和RDA2的累计贡献率分别达到80.96%,74.29%和85.37%,且每种介质的采样点均被聚为3类,表明这些地区具有相似的污染特征。部分抗生素与相应ARGs有显著相关性,说明这些抗生素可能是影响ARGs分布的重要环境因子之一。
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【学位授予单位】：中国科学院武汉植物园
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X52;X53

【参考文献】