重金属铜和锌对厌氧发酵过程中抗生素抗性基因影响机制研究

发布时间：2024-06-14 00:13

　　抗生素和重金属由于具有防治动物疾病和促进动物生长作用,被广泛用于规模化养殖业,导致畜禽粪便成为了抗生素、重金属和抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的储存库。抗生素耐药性被认为是危害公共健康的全球性热点问题。ARGs可以通过水平基因转移使致病菌获得抗性,从而导致抗生素失效,严重威胁人类健康。厌氧发酵是畜禽粪便资源化利用的处理途径之一,发酵产物沼液沼渣作为有机肥农业利用增加了ARGs输入环境的风险。本文用实验室模拟了畜禽粪便残留的抗生素、重金属Zn和Cu,系统研究了ARGs在厌氧发酵过程和产物中的丰度变化,探讨了ARGs与各环境因子(抗生素、重金属和环境质量参数)、移动基因元件(mobile gene elements,MGEs)、重金属抗性基因(heavy metal resistance genes,HMRGs)和微生物群落之间的关系,旨在深入了解ARGs在重金属污染猪粪进行厌氧发酵过程中的迁移扩散特征。并通过实验室模拟残留一定浓度Cu的厌氧发酵体系,研究了添加氧化石墨烯对ARGs的削减效果,分析了氧化石墨烯削减ARGs的主要驱动力。本文...

【文章页数】：126 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究目的与意义
    1.2 文献综述
        1.2.1 畜禽粪便中的抗生素抗性基因
        1.2.2 畜禽粪便资源化利用的方式及ARGs的变化
        1.2.3 重金属与ARGs的关系
        1.2.4 环境中重金属去除的途径
        1.2.5 ARGs的削减方法
    1.3 研究内容与技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
第二章 磺胺氯哒嗪钠对厌氧发酵过程中沼气产量和抗生素抗性基因的影响
    2.1 材料与方法
        2.1.1 原材料准备
        2.1.2 试验设置
        2.1.3 样品采集
        2.1.4 化学性质分析
        2.1.5 抗生素的提取和分析
        2.1.6 DNA提取和基因定量qPCR
        2.1.7 数据统计分析
    2.2 结果与讨论
        2.2.1 厌氧发酵过程中SCPS残留量的变化
        2.2.2 厌氧发酵过程中有效态Zn的变化
        2.2.3 沼气和甲烷产量的变化
        2.2.4 ARGs,intI1和int I2 的丰度变化
        2.2.5 ARGs与整合子和环境因子间关系
    2.3 讨论
    2.4 结论
第三章 锌对厌氧发酵过程中产气量和抗生素抗性基因的影响
    3.1 材料与方法
        3.1.1 试验材料、装置和处理设置
        3.1.2 样品采集
        3.1.3 化学指标测定
        3.1.4 DNA提取和基因定量qPCR
        3.1.5 数据统计分析
    3.2 结果与分析
        3.2.1 厌氧发酵过程中各化学性质的变化
        3.2.2 Zn对沼气和甲烷产生的影响
        3.2.3 Zn对 ARGs和整合子绝对丰度的影响
        3.2.4 厌氧发酵前后ARGs和整合子的绝对丰度变化
        3.2.5 ARGs与整合子的共现分析
        3.2.6 ARGs和整合子与环境参数的关系
    3.3 讨论
    3.4 结论
第四章 铜对厌氧发酵过程中抗生素抗性基因变化的影响
    4.1 材料与方法
        4.1.1 试验材料与处理
        4.1.2 样品采集
        4.1.3 化学指标测定
        4.1.4 DNA提取和基因定量qPCR
        4.1.5 16SrRNA基因测序
        4.1.6 数据统计与分析
    4.2 结果与分析
        4.2.1 Cu对厌氧发酵过程中ARGs的变化
        4.2.2 Cu对厌氧发酵过程中HMRGs和 MGEs的变化
        4.2.3 细菌群落结构的组成和多样性
        4.2.4 环境参数与细菌群落结构的相关性
        4.2.5 细菌群落与HMRGs、ARGs、MGEs的共现
    4.3 讨论
    4.4 结论
第五章 氧化石墨烯对铜污染厌氧发酵过程中抗生素抗性基因丰度的影响
    5.1 材料与方法
        5.1.1 试验材料与处理
        5.1.2 样品采集
        5.1.3 化学指标测定
        5.1.4 DNA提取和基因定量qPCR
        5.1.5 16SrRNA基因测序
        5.1.6 数据统计与分析
    5.2 结果与分析
        5.2.1 氧化石墨烯对总HMRGs、ARGs、MGEs的影响
        5.2.2 氧化石墨烯对各类型基因丰度的变化
        5.2.3 细菌群落结构变化特征及其与基因的相关性
        5.2.4 厌氧发酵过程中不同因素对ARGs丰度的贡献
        5.2.5 细菌群落与环境因子间的相关性分析
    5.3 讨论
    5.4 结论
第六章 氧化石墨烯对厌氧过程中产甲烷群落结构的影响
    6.1 材料与方法
        6.1.1 试验材料与设置
        6.1.2 样品采集
        6.1.3 化学指标测定
        6.1.4 DNA提取
        6.1.5 微生物测定
        6.1.6 数据统计与分析
    6.2 结果与分析
        6.2.1 厌氧发酵过程中产甲烷菌微生物的α-多样性
        6.2.2 厌氧发酵过程中产甲烷菌微生物的β-多样性
        6.2.3 产甲烷菌群落的群落组成
        6.2.4 产甲烷菌群落变化的驱动因子分析
    6.3 讨论
    6.4 结论
第七章 结论与展望
    7.1 主要结论
    7.2 研究展望
参考文献
致谢
个人简历



本文编号：3993857