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养鸡场空气微生物污染及工人呼吸暴露风险

环境科学 2024年第3期45卷 1840-1848页

作者：白渔樵孙兴滨仇天雷郭雅杰高敏王旭明东北林业大学林学院哈尔滨150040 北京市农林科学院生物技术研究所北京100097

动物养殖场是空气环境微生物污染的重要来源,然而目前关于养殖场空气中微生物污染特征的时间规律少有报道.针对以上情况,以蛋鸡场为例,采用16S r RNA基因扩增子测序分别对养殖场空气和粪便环境中细菌分布特点及呼吸暴露展开为期80余周... 详细信息

动物养殖场是空气环境微生物污染的重要来源,然而目前关于养殖场空气中微生物污染特征的时间规律少有报道.针对以上情况,以蛋鸡场为例,采用16S r RNA基因扩增子测序分别对养殖场空气和粪便环境中细菌分布特点及呼吸暴露展开为期80余周的研究.结果表明,空气和粪便样本中16S r RNA含量范围分别在6.08×10^(5)~4.90×10^(6)copies·m^(-3)和4.27×10^(8)~1.15×10^(10)copies·g^(-1)之间.空气中细菌浓度的平均值在冬季显著高于夏季,而生物多样性则呈现相反趋势.蛋鸡场空气与粪便中的优势细菌门均为厚壁菌门(Firmicutes).在所调查时间内,空气中前3个优势菌属的种类较为稳定,依次为乳杆菌属(Lactobacillus)、拟杆菌属(Bacteroides)和栖粪杆菌属(Faecalibacterium),而粪便中优势菌属则随养殖时间的增加波动较大.空气和动物粪便中细菌和致病菌群落结构的相关性均不显著,但不同介质中两种目标微生物的含量均显著相关.粪便中细菌的气溶胶化指数随养殖时间的增加而呈上升趋势,而致病菌趋势相反.其中,瘤胃菌科torques属([Ruminococcus]_torques_group)、拟杆菌属(Bacteroides)和栖粪杆菌属(Faecalibacterium)为最易发生气溶胶化的前3个致病菌属.养鸡场工人的细菌呼吸暴露具有季节性差异,其中细菌和致病菌摄入量的平均值分别为2.54×10^(7)copies·d^(-1)和2.87×10^(5)copies·d^(-1).研究结果将为系统评估养殖场空气微生物的污染特征和潜在健康风险,对以及制定相应的职业暴露行业标准和防控措施提供科学依据.

关键词：养殖场细菌气溶胶致病菌属时间规律呼吸暴露

堆肥厂不同工作区空气真菌的多样性与群落结构

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环境科学 2022年第3期43卷 1315-1322页

作者：于奥园邢礼军孙兴滨仇天雷王旭明高敏东北林业大学林学院哈尔滨150040 北京农业生物技术研究中心北京100097 北京市农林科学院植物营养与资源研究所北京100097

动物粪便堆肥厂是空气中真菌的重要来源.目前对其不同工作区逸散真菌的种类和丰度差异尚无相关报道,无法全面评估堆肥厂空气真菌的生态健康风险.针对这一问题,对动物粪便堆肥厂的堆肥区、包装区、办公区和下风向区空气样本进行采集,利... 详细信息

动物粪便堆肥厂是空气中真菌的重要来源.目前对其不同工作区逸散真菌的种类和丰度差异尚无相关报道,无法全面评估堆肥厂空气真菌的生态健康风险.针对这一问题,对动物粪便堆肥厂的堆肥区、包装区、办公区和下风向区空气样本进行采集,利用高通量测序技术对4个区域空气中真菌的生物多样性和群落结构进行分析,并进一步对办公区及下风向区空气真菌的来源进行研究.结果表明,所调查堆肥厂的包装区和堆肥区空气中真菌的丰富度和多样性均为最高.4个工作区相对丰度最高的2个真菌菌门相同,均为Ascomycota和Basidiomycota.整体上,厂内外不同区域空气中优势真菌菌属分布规律有所差异,Trichocomaceae和Davidiella为厂内3个工作区的优势菌属.在所检测到的136个真菌菌属中,堆肥区和包装区空气中特有菌属数量最多,其中52.94%的菌属为4个区域共有.在真菌属水平上,堆肥厂内3个区域空气中群落结构更为相似.不同工作区关键菌属的分析结果表明,下风向区与包装区和堆肥区之间的差异性菌属数量最多,而包装区与堆肥区空气中未检测到具有统计学差异的菌属.溯源分析结果显示,包装区和堆肥区对办公区和下风向区空气中真菌菌属的贡献率在9.52%~15.85%之间.结果将为评估堆肥厂不同工作区空气真菌暴露与人类健康的关系,以及其对周围空气环境的生态影响提供基础数据.

关键词：堆肥厂空气真菌生物多样性群落结构溯源分析

鸡粪模拟堆肥中多重耐药菌、耐药基因和整合酶基因的消减动力学解析

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环境科学研究 2022年第4期35卷 1045-1055页

作者：姜欣然李涛孙兴滨唐伟欣王旭明高浩泽仇天雷东北林业大学林学院黑龙江哈尔滨150040 北京市农林科学院生物技术研究所农业基因资源与生物技术北京市重点实验室北京100097

为掌握多重耐药菌、耐药基因和整合酶基因在鸡粪堆肥过程中的消减动力学规律,试验外源添加多重耐药菌,并以其携带的磺胺类耐药基因(sul2)、多肽类耐药基因(mcr-1)、喹诺酮类基因(oqxB)和Ⅰ类整合酶基因(intI1)作为典型污染物,开展模拟... 详细信息

为掌握多重耐药菌、耐药基因和整合酶基因在鸡粪堆肥过程中的消减动力学规律,试验外源添加多重耐药菌,并以其携带的磺胺类耐药基因(sul2)、多肽类耐药基因(mcr-1)、喹诺酮类基因(oqxB)和Ⅰ类整合酶基因(intI1)作为典型污染物,开展模拟堆肥试验.结果表明:可培养的多重耐药大肠杆菌数量在3 d的高温后得到完全灭活;堆肥10 d后,多重耐药菌总量下降了4~6个数量级.在高温堆肥过程中耐药基因的绝对丰度随着堆肥过程的进行而逐渐降低,耐药基因aadA、sul2、mcr-1、oqxB的消减率分别为89.39%、97.99%、99.89%、99.81%,intI1基因的消减率高于80%;大多数耐药基因的相对丰度表现出先降低后略微升高的趋势.基于基因绝对丰度的非线性回归分析表明,“独立”耐药基因(oqxB、mcr-1)的消减速率明显高于与Ⅰ类整合酶基因相连的基因(aadA),多重耐药大肠杆菌16S rRNA基因消减速率为0.128 d^(-1),半消减期为5.41 d.堆肥对耐药基因绝对丰度的消减速率高于相对丰度.研究显示,堆肥可以有效消减鸡粪中多重耐药菌,耐药基因消减规律符合一级动力学方程,与Ⅰ类整合酶基因相连耐药基因消减速率慢于“独立”耐药基因,4种耐药基因的半消减期为1.69~5.81 d.

关键词：多重耐药菌耐药基因 Ⅰ类整合酶基因消减速率堆肥

促生长抗生素禁用后养猪场多重耐药菌群及耐药特征变化

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农业环境科学学报 2023年第3期42卷 682-691页

作者：侯金江孙兴滨高浩泽王旭明郭雅杰高敏仇天雷东北林业大学林学院哈尔滨150040 北京市农林科学院北京农业生物技术研究所北京100097

由于频繁使用抗生素,养殖动物粪便中多重耐药菌会给周边环境带来生态风险。为了解促生长类抗生素(Antibiotic growth promoters,AGPs)禁用后养猪场来源多重耐药菌群的变化特征,本研究采集AGPs禁用前后猪场粪便样品,开展了多重耐药菌计... 详细信息

由于频繁使用抗生素,养殖动物粪便中多重耐药菌会给周边环境带来生态风险。为了解促生长类抗生素(Antibiotic growth promoters,AGPs)禁用后养猪场来源多重耐药菌群的变化特征,本研究采集AGPs禁用前后猪场粪便样品,开展了多重耐药菌计数、分离培养及鉴定,并利用16S rRNA基因扩增子测序对可培养多重耐药菌群进行比对分析,同时利用药敏试验分析了AGPs禁用前后多重耐药菌株的耐药变化特征。结果表明:禁用AGPs后猪场粪便中多重耐药率显著下降。AGPs(主要为土霉素)残留浓度能够显著影响禁用前后的多重耐药菌群分布,同时AGPs禁用也能够显著减少猪粪中的多重耐药菌种类。猪粪中多重耐药菌主要分布在变形菌门、放线菌门、厚壁菌门和拟杆菌门,Escherichia在所有样本中均是优势多重耐药菌属,Kurthia、Providencia、Leucobacter、Corynebacterium、Ignatzschineria、Lysinibacillus、Staphylococcus等多重耐药菌属相对丰度在禁用AGPs后有所减少。禁用AGPs能够降低猪粪中多重耐药菌的饲用抗生素的耐药率,如四环素类、氯霉素类、大环内酯类等,但也会升高治疗用抗生素如氨基糖苷类、头孢类、利福平类抗生素的耐药率。

关键词：抗生素多重耐药菌养殖场动物粪便

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不同生境产甲烷古菌分离鉴定及初步应用研究

不同生境产甲烷古菌分离鉴定及初步应用研究

作者：仇天雷中国农业科学院

学位级别：硕士

产甲烷古菌属于古菌域的广古菌门，为严格的厌氧微生物。产甲烷古菌能够利用简单基质产甲烷。它们处于厌氧发酵过程中最后一个环节，在自然界碳素循环中扮演重要角色。研究产甲烷古菌，对生物质能的利用有重要的应用价值。本研究选择从... 详细信息

产甲烷古菌属于古菌域的广古菌门，为严格的厌氧微生物。产甲烷古菌能够利用简单基质产甲烷。它们处于厌氧发酵过程中最后一个环节，在自然界碳素循环中扮演重要角色。研究产甲烷古菌，对生物质能的利用有重要的应用价值。本研究选择从不同厌氧生境中分离、鉴定产甲烷古菌，目的是丰富产甲烷古菌菌种资源，发现具有特殊性状的产甲烷古菌，为沼气微生物菌剂的研制打下基础。获得成果：运用亨盖特厌氧技术从海底沉积物、厌氧消化器、酿酒窖池等生境中分离出12株产甲烷古菌，分别属于3个属6个种。其中氢营养型产甲烷古菌10株(分别为JN432、2522、JZYS、JZTM、3#、4#、NG-1、NG-2、JB-1、JB-2)，甲基营养型和乙酸营养型产甲烷古菌2株(分别为Tf、1923)，丰富了产甲烷古菌菌种资源。对胶州湾近海沉积物中分离的嗜热自养产甲烷杆菌JZTM菌株进行了生理生化及系统发育学分析，初步鉴定为Methanobacterium thermoautotrophicum的新株。对实验室从油田采出水中分离的菌株ZC-2，ZC-3进行生理生化及系统发育学分析，初步鉴定为Methanoculleus新种。分离出一株产胞外多糖的Methanosarcina mazei 1923菌株，并将其作为添加物用于沼气发酵实验，发现其在常温(25～35℃)情况下，对沼气发酵的启动阶段有促进作用，缩短31％的发酵启动时间，并在3个月的发酵周期内增加总产气量69.7％。在低温(10～20℃)情况下，加大1923接种量(1.8％)，发现其对总挥发酸尤其是丙酸的利用有一定刺激作用。这是国内首次以纯产甲烷古菌液作为沼气刺激因子进行实验，也为沼气复合菌剂的研制打下一定的基础。

关键词：产甲烷古菌沼气发酵刺激因子

高温持续时间对鸡粪堆肥中多重耐药菌、接合型质粒及耐药基因消减特征的影响

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农业环境科学学报 2023年第9期42卷 2108-2119页

作者：尹天奇孙兴滨高浩泽申磊姜欣然郭雅杰王旭明仇天雷东北林业大学林学院哈尔滨150040 北京市农林科学院北京农业生物技术研究所北京100097 廊坊师范学院河北廊坊065000

为研究堆肥过程中高温持续时间对多重耐药大肠杆菌及其携带的接合型质粒和抗生素耐药基因(Antibiotic resistance gene,ARGs)消减规律的影响,本研究在鸡粪堆肥初始物料中外源添加多重耐药大肠杆菌菌液,并设置延长高温时间组(CT组)和常... 详细信息

为研究堆肥过程中高温持续时间对多重耐药大肠杆菌及其携带的接合型质粒和抗生素耐药基因(Antibiotic resistance gene,ARGs)消减规律的影响,本研究在鸡粪堆肥初始物料中外源添加多重耐药大肠杆菌菌液,并设置延长高温时间组(CT组)和常规堆肥组(NT组)两种堆肥条件处理,利用选择性培养及16S rRNA基因扩增子测序技术检测多重耐药菌群变化规律,同时利用数字PCR定量检测大肠杆菌16S rRNA基因、接合型质粒转移酶基因(MOBP)、氨基糖苷类耐药基因[APH(3)-Ib]及磺胺类耐药基因(sul2)和Ⅰ类整合子-整合酶基因(intl1)等污染物相对丰度变化,对比获得了延长高温时间对多重耐药菌及其ARGs消减速率的影响。结果表明,高温堆肥能够明显抑制堆肥中多重耐药菌的生长,并且CT组对其的抑制效果明显好于NT组。堆肥结束后,五种基因在CT组的相对丰度消减率为79.82%~99.99%,但NT组中腐熟期结束后APH(3)-Ib、sul2、intl1等基因相对丰度均高于初始物料。多重耐药大肠杆菌及其接合型质粒的消减规律均符合一级动力学方程,但APH(3)-Ib、sul2和intl1等基因在NT组的消减动力学却呈现明显的两段化特征,延长高温时间(CT组)能够抑制腐熟期出现的反弹。细菌群落结构分析表明,NT组中ARGs丰度再次增加与Moheibacter、Halomonas等菌属的富集相关。本研究表明,在堆肥过程中,延长高温持续时间,可降低堆体中部分ARGs潜在宿主菌的丰度,阻断其垂直传播的作用,最终减少成品肥中ARGs的丰度。

关键词：堆肥多重耐药菌耐药基因高温持续时间

PCR-DGGE技术解析固体碳源表面生物膜的微生物群落结构

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环境科学 2013年第8期34卷 3257-3263页

作者：徐影仇天雷韩梅琳李军王旭明北京农业生物技术研究中心北京100097 沈阳农业大学土地与环境学院沈阳110866

以聚乳酸/聚羟基丁酸戊酸共聚酯(PLA/PHBV)作为填充床反应器的碳源和生物膜载体,对受硝酸盐污染的水进行生物反硝化脱氮.采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术分析了PLA/PHBV表面生物膜中微生物群落的结构和动态变化.结... 详细信息

以聚乳酸/聚羟基丁酸戊酸共聚酯(PLA/PHBV)作为填充床反应器的碳源和生物膜载体,对受硝酸盐污染的水进行生物反硝化脱氮.采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术分析了PLA/PHBV表面生物膜中微生物群落的结构和动态变化.结果表明,反应器运行初期,生物膜中微生物多样性下降.当反应器稳定运行时,DGGE图谱特征条带的香农威尔指数和辛普森指数均变化不大,微生物群落结构保持相对稳定.DGGE图谱特征条带的16S rDNA序列分析及扫描电镜分析的结果表明,生物膜中的主要微生物均为革兰氏阴性杆菌,包括Diaphorobacter、Acidovorax、Rubrivivax、Azospira、Thermomonas和Devosia,它们分别属于变形菌门(Proteobacteria)的α-,β-和γ-变形菌纲,其中Diaphorobacter为反应器稳定运行期生物膜中丰度最高的菌群.

关键词：固体碳源硝酸盐微生物群落 PCR-DGGE PLA PHBV

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油藏厌氧微生物研究进展

应用与环境生物学报 2006年第5期12卷 740-744页

作者：承磊仇天雷邓宇张辉农业部沼气科学研究所成都610041

地下深层油藏是独特的缺氧环境,目前还没有直接的微生物学证据表明油藏中存在真正意义上的“本源微生物”,但经注水开发后的油藏中确实蕴藏着复杂的微生物区系.油藏性质决定了油藏厌氧微生物特殊的群落结构,而油藏微生物的作用也可以改... 详细信息

地下深层油藏是独特的缺氧环境,目前还没有直接的微生物学证据表明油藏中存在真正意义上的“本源微生物”,但经注水开发后的油藏中确实蕴藏着复杂的微生物区系.油藏性质决定了油藏厌氧微生物特殊的群落结构,而油藏微生物的作用也可以改变油藏的理化及地质学特性.油藏中厌氧微生物按生理类群主要可分为发酵细菌、硝酸盐还原菌、铁还原菌、硫酸盐还原菌和产甲烷古菌.本文综述了国内外近年来油藏微生物学的研究进展,简述了微生物分子生态学在油藏微生物学研究中的应用,并对当前的研究提出了一些思考.

关键词：油藏厌氧微生物微生物采油技术

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养鸡场空气中抗性基因和条件致病菌污染特征

环境科学 2017年第2期38卷 510-516页

作者：高敏仇天雷秦玉成王旭明北京市农林科学院生物技术研究中心农业基因资源与生物技术北京市重点实验室北京100097 北京市平谷区动物卫生监督所北京101200 农业部都市农业(北方)重点实验室北京100097

集约化养殖场被认为是空气环境中抗性基因和致病菌的重要来源.本研究采集了养鸡场粪便和舍内外空气样本,对其抗生素抗性基因和条件致病菌的种类进行分析,包括五类抗生素(β-内酰胺类的23个基因、四环素23个基因、喹诺酮5个基因、磺胺类... 详细信息

集约化养殖场被认为是空气环境中抗性基因和致病菌的重要来源.本研究采集了养鸡场粪便和舍内外空气样本,对其抗生素抗性基因和条件致病菌的种类进行分析,包括五类抗生素(β-内酰胺类的23个基因、四环素23个基因、喹诺酮5个基因、磺胺类5个基因和红霉素2个基因)抗性基因、5种条件致病菌(肠球菌属、大肠杆菌属、葡萄球菌属、弯曲杆菌属和产气荚膜梭状芽胞杆菌属各1个基因)以及一类整合子(int I1)特异基因;并利用荧光定量PCR对检出率较高的典型基因浓度进行检测.结果显示,空气中5类抗生素抗性基因分别检出8、7、2、3和2个,同时检测到两种致病菌.目标基因在舍内空气中的检出率小于等于粪便样本.蛋鸡和肉鸡舍内空气中总细菌基因(16S r DNA)浓度为106copies·m-3,其他典型基因浓度约104copies·m-3,且在舍外的浓度要远低于舍内.抗生素抗性基因和条件致病菌基因在空气中所占比例高于粪便,舍内高于舍外.初步研究结果表明,粪便可能是舍内抗生素抗性基因、条件致病基因以及一类整合子的重要来源.本研究结果将为集约化养殖场抗生素抗性基因和致病菌的来源分析,以及养殖场对周边空气环境污染的风险评估提供基础数据.

关键词：蛋鸡场肉鸡场生物气溶胶抗生素抗性基因条件致病菌