抗生素和锌胁迫下微塑料生物膜抗性基因和细菌群落演化特征及关联性
发布时间：2021-01-31 08:30
微塑料及抗性基因对水环境的污染是全球关注的热点,微塑料特异性的表面结构,可能成为潜在致病菌和抗性基因传播的潜在汇,抗生素和金属的胁迫作用可能会加剧抗性基因的传播。本研究利用水-沉积物微宇宙模拟系统研究两种常见抗生素磺胺甲恶唑（SMX）和四环素以及金属锌（Zn）在低、中、高胁迫水平作用下,水环境中两种常检出微塑料聚乙烯（PE）和聚苯乙烯（PS）的生物膜上相应抗生素抗性基因（ARGs）、金属抗性基因（MRGs）和细菌群落的演化特征及其关联性,从而探明微塑料对抗性基因传播的潜在影响。研究主要结果和结论如下:（1）利用16S rRNA高通量测序研究抗生素和金属胁迫下,微塑料生物膜上细菌群落变化特征及其与天然基体（石英砂）的差异性,结果表明:微塑料生物膜细菌群落多样性高于天然基体但两者无显著性差异,在变形杆菌门、厚壁菌门和Parcubacteria上微塑料生物膜和天然基体生物膜存在显著性的差异。抗生素和金属单独或联合处理下微塑料生物膜细菌群落结构存在极为显著差异（R2=0.730,p<0.01）,而细菌群落随时间变化则无显著差异（R2=0.124...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
实验1：多重选择压力因子对微塑料生物膜的ARGs和MRGs的影响
合肥工业大学硕士学位论文12图2.2实验2：磺胺甲恶唑对PE和PS微塑料生物膜ARGs的影响。Fig2.2experiment2:EffectsofSMXonARGsofthePEandPSbiofilm.2.2.3抗生素分析实验一共检测了两种抗生素（SMX和TC），抗生素测定方法主要参照Liu等[83]的方法，从水-沉积物系统的水相部分取适量水样，将水样用0.75μm玻璃纤维滤膜（Whatman,UK）过滤去除杂质的影响，过滤后的水样装入样品瓶中用超纯水稀释。使用H2SO4（30%，V/V）将水样的pH值调为3，再向水样中加入0.2gNa2EDTA，用以消除Ca2+和Mg2+的干扰。最后向每个样品中加入抗生素内标物混合液使其最终1mL体积中浓度为50μg/L，所有水样一式三份。水样中抗生素富集通过OasisHydrophile-LipophileBalance(HLB)小柱（200mg,6mL,Waters,US），首先分别用5mL甲醇和5mL超纯水活化OasisHLB固相萃取柱，活化后开始上样，控制上样速度在5-10mL/min。上样完成后，再用5mL超纯水淋洗OasisHLB固相萃取柱去除杂质，再用负压抽干小柱约10min，重复使用3mL甲醇/丙酮溶液（85:15，V/V）将抗生素洗脱出，在氮气条件下干燥洗脱液。含有抗生素的萃取物再用1mL乙腈/0.1%甲酸水混合溶液（5:95,V/V）复溶，涡旋混合、超声。最后，过0.22μmPTFE滤头于进样瓶中，置于-20°C保存待测。预处理的样品采用Agilent1290液相色谱仪串联Agilent6460三重四极杆质谱仪（RRLC-MS/MS）对抗生素进行定量分析。仪器检测过程中所使用的色谱柱为AgilentZorbaxEclipseplus-C18柱(RRHD，100×2.1mm，1.8μm)，柱温为35°C。流动相是含有0.1%甲酸的超纯水（流动相A）和乙腈（流动相B），流速设置为0.3mL/min，进样的体积为10μL。系统梯度洗脱程序设置为：流动相B的初始比例为5%，保持1min，在2min内线性增加到20%，用1.5min从20%增?
第三章微塑料生物膜细菌群落丰度与多样性21图3.1微塑料（PE）和天然基体生物膜细菌群落结构比较。（a）细菌群落在门水平上的分布，（b）Wilcox秩和检验（Wilcoxonrank-sumtest）对细菌群落top15物种进行差异分析（*p<0.05,**p<0.01）Fig3.1ComparisonofbacterialcommunitystructurebetweenMP(PE)andNSbiofilms.(a)distributionofbacteriaphyla,(b)Wilcoxonrank-sumtestwasusedtocomparethetop15speciesofbacteriaphyla(*p<0.05,**p<0.01).为了进一步了解微塑料和天然基体生物膜中“核心”群落成员，进行了生物标志物分析。LEfSe采用非参数因子克鲁斯卡尔—沃利斯秩和验检（non-parametricfactorialKruskal-Wallis(KW)sum-ranktest）检测具有显著物种丰度差异特征，并找到与丰度有显著性差异的类群，最后采用线性判别分析（LDA）来估算每个物种丰度对差异效果影响的大小，本节中LDA的阈值设为3.5。如图3.2所示，在门水平，厚壁菌门（Firmicutes）和Parcubacteria分别为微塑料生物膜和天然基体生物膜的生物标志物，其中厚壁菌门（Firmicutes）常被认为是抗生素的主要生产NS
【参考文献】：
期刊论文
[1]抗生素的水体赋存、毒性及风险[J]. 刘晓晖,王炜亮,国晓春,卢少勇. 给水排水. 2015(12)
博士论文
[1]长江口滨岸水环境中抗生素抗性基因的赋存特征[D]. 郭行磐.华东师范大学 2019
硕士论文
[1]太湖水体中微塑料与抗生素的时空分布及其对罗非鱼的联合效应研究[D]. 张闪闪.江南大学 2019
[2]冬季太湖两类抗生素抗性基因分布特征[D]. 薛校风.南京师范大学 2019
本文编号：3010533
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
实验1：多重选择压力因子对微塑料生物膜的ARGs和MRGs的影响
合肥工业大学硕士学位论文12图2.2实验2：磺胺甲恶唑对PE和PS微塑料生物膜ARGs的影响。Fig2.2experiment2:EffectsofSMXonARGsofthePEandPSbiofilm.2.2.3抗生素分析实验一共检测了两种抗生素（SMX和TC），抗生素测定方法主要参照Liu等[83]的方法，从水-沉积物系统的水相部分取适量水样，将水样用0.75μm玻璃纤维滤膜（Whatman,UK）过滤去除杂质的影响，过滤后的水样装入样品瓶中用超纯水稀释。使用H2SO4（30%，V/V）将水样的pH值调为3，再向水样中加入0.2gNa2EDTA，用以消除Ca2+和Mg2+的干扰。最后向每个样品中加入抗生素内标物混合液使其最终1mL体积中浓度为50μg/L，所有水样一式三份。水样中抗生素富集通过OasisHydrophile-LipophileBalance(HLB)小柱（200mg,6mL,Waters,US），首先分别用5mL甲醇和5mL超纯水活化OasisHLB固相萃取柱，活化后开始上样，控制上样速度在5-10mL/min。上样完成后，再用5mL超纯水淋洗OasisHLB固相萃取柱去除杂质，再用负压抽干小柱约10min，重复使用3mL甲醇/丙酮溶液（85:15，V/V）将抗生素洗脱出，在氮气条件下干燥洗脱液。含有抗生素的萃取物再用1mL乙腈/0.1%甲酸水混合溶液（5:95,V/V）复溶，涡旋混合、超声。最后，过0.22μmPTFE滤头于进样瓶中，置于-20°C保存待测。预处理的样品采用Agilent1290液相色谱仪串联Agilent6460三重四极杆质谱仪（RRLC-MS/MS）对抗生素进行定量分析。仪器检测过程中所使用的色谱柱为AgilentZorbaxEclipseplus-C18柱(RRHD，100×2.1mm，1.8μm)，柱温为35°C。流动相是含有0.1%甲酸的超纯水（流动相A）和乙腈（流动相B），流速设置为0.3mL/min，进样的体积为10μL。系统梯度洗脱程序设置为：流动相B的初始比例为5%，保持1min，在2min内线性增加到20%，用1.5min从20%增?
第三章微塑料生物膜细菌群落丰度与多样性21图3.1微塑料（PE）和天然基体生物膜细菌群落结构比较。（a）细菌群落在门水平上的分布，（b）Wilcox秩和检验（Wilcoxonrank-sumtest）对细菌群落top15物种进行差异分析（*p<0.05,**p<0.01）Fig3.1ComparisonofbacterialcommunitystructurebetweenMP(PE)andNSbiofilms.(a)distributionofbacteriaphyla,(b)Wilcoxonrank-sumtestwasusedtocomparethetop15speciesofbacteriaphyla(*p<0.05,**p<0.01).为了进一步了解微塑料和天然基体生物膜中“核心”群落成员，进行了生物标志物分析。LEfSe采用非参数因子克鲁斯卡尔—沃利斯秩和验检（non-parametricfactorialKruskal-Wallis(KW)sum-ranktest）检测具有显著物种丰度差异特征，并找到与丰度有显著性差异的类群，最后采用线性判别分析（LDA）来估算每个物种丰度对差异效果影响的大小，本节中LDA的阈值设为3.5。如图3.2所示，在门水平，厚壁菌门（Firmicutes）和Parcubacteria分别为微塑料生物膜和天然基体生物膜的生物标志物，其中厚壁菌门（Firmicutes）常被认为是抗生素的主要生产NS
【参考文献】：
期刊论文
[1]抗生素的水体赋存、毒性及风险[J]. 刘晓晖,王炜亮,国晓春,卢少勇. 给水排水. 2015(12)
博士论文
[1]长江口滨岸水环境中抗生素抗性基因的赋存特征[D]. 郭行磐.华东师范大学 2019
硕士论文
[1]太湖水体中微塑料与抗生素的时空分布及其对罗非鱼的联合效应研究[D]. 张闪闪.江南大学 2019
[2]冬季太湖两类抗生素抗性基因分布特征[D]. 薛校风.南京师范大学 2019
本文编号：3010533
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