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典型海洋生态系统抗生素抗性基因研究进展

中国环境科学 2024年第6期44卷 3325-3333页

作者：王维张晓迪高会杨松岳游俊杰张银天支利文那广水海南热带海洋学院崖州湾创新研究院/海南省近岸海洋生态环境过程与碳汇重点实验室/生态环境学院海南三亚572022 国家海洋环境监测中心辽宁大连116023 中国海洋大学化学化工学院山东青岛266100

海洋生态系统中抗生素抗性基因(ARGs)污染具有隐蔽、难以治理的特征,会对生态和人类健康构成潜在风险.但目前研究多数是针对某一特定的海洋生态系统或海域,缺乏对中国海洋生态系统ARGs污染的整体概述和比较分析.本研究归纳了红树林、珊... 详细信息

海洋生态系统中抗生素抗性基因(ARGs)污染具有隐蔽、难以治理的特征,会对生态和人类健康构成潜在风险.但目前研究多数是针对某一特定的海洋生态系统或海域,缺乏对中国海洋生态系统ARGs污染的整体概述和比较分析.本研究归纳了红树林、珊瑚礁、河口以及海湾生态系统中ARGs的赋存状况,分析了其主要的传播途径和影响因素,探讨了所造成的生态风险及评估方法.结果显示,ARGs在我国典型海洋生态系统中普遍存在且组成复杂,外源输入是其流行的主要驱动因素,环境变量的调节作用也不容忽视.ARGs对海洋生态系统具有潜在危害,现有的生态风险定量评估体系尚不完善,以期为进一步全面评估和有效控制中国典型海洋生态系统中ARGs污染提供参考.

关键词：抗生素抗性基因典型海洋生态系统赋存特征生态风险

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环洞庭湖土壤抗生素抗性基因分布和潜在风险

中国环境科学 2024年第3期44卷 1575-1583页

作者：武晨黄凤莲刘新刚范青青陆海楠李启武郭倩李莹彭勇春李峰湘潭大学环境与资源学院湖南湘潭411105 长沙环境保护职业技术学院湖南长沙410004 国家环境保护城市土壤污染控制与修复工程技术中心上海市环境科学研究院上海200233 环境生态健康湖南省普通高校重点实验室湖南湘潭411105 湖南省长沙生态环境监测中心湖南长沙410001 湖南省生态环境监测中心湖南长沙410027 湖南省湘西生态环境监测中心湖南吉首416000 国家环境保护重金属污染监测重点实验室湖南长沙410014

本研究通过实时荧光定量PCR和基于Monte Carlo模拟的概率健康风险评估模型,分析了环洞庭湖流域52个表层土壤点位中8类典型抗生素抗性基因(ARGs,16种ARGs亚型)的分布特征和潜在健康风险.结果表明,环洞庭湖流域周边表层土壤中ARGs总丰度... 详细信息

本研究通过实时荧光定量PCR和基于Monte Carlo模拟的概率健康风险评估模型,分析了环洞庭湖流域52个表层土壤点位中8类典型抗生素抗性基因(ARGs,16种ARGs亚型)的分布特征和潜在健康风险.结果表明,环洞庭湖流域周边表层土壤中ARGs总丰度范围为3.29×10^(7)~3.73×109copies/g,远高于土壤ARGs背景值(1.80×10^(5)~1.35×10^(7)copies/g,平均值为3.03×106copies/g).南洞庭湖流域表层土壤中ARGs丰度高于东、西洞庭湖流域.磺胺类、四环素类和氨基糖苷类ARGs是高丰度的ARGs类型,平均丰度分别为1.51×10^(8)、1.50×10^(7)和2.64×10^(7)copies/g,主要ARGs亚型是sul1和dfrA14,均属于磺胺类ARGs.I类整合子基因(intl1)的平均丰度为6.94×10^(8)copies/g,高于总ARGs平均丰度.相关性分析表明intl1丰度与dfrA14、tetR和kan基因丰度呈显著正相关(P基因转移促进了研究区域表层土壤中ARGs的传播.Monte Carlo模拟表明,研究区域存在64.92%~98.68%概率的ARGs人体暴露剂量高于风险背景值(成人12.56copies/(g·d),儿童38.11copies/(g·d)),表明研究区域土壤ARGs造成的潜在健康风险不可忽视,皮肤接触是ARGs主要暴露途径,磺胺类ARGs是潜在健康风险的主要来源.

关键词：环洞庭湖土壤抗生素抗性基因分布特征潜在风险

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水合氧化物对抗生素抗性基因水平转移的影响

中国环境科学 2024年第3期44卷 1622-1629页

作者：李晓佳刘思王婷婷秦超胡小婕高彦征南京农业大学土壤有机污染控制与修复研究所江苏南京210095

研究了水合氧化铝与水合氧化锰对氨苄青霉素抗性基因(负载于pUC19质粒)向大肠杆菌水平转移(转化)过程的影响.结果表明,2.5~200mg/L浓度水平的水合氧化铝与水合氧化锰均显著抑制了抗生素抗性基因(ARGs)转化,两者对转化频率的抑制率最高... 详细信息

研究了水合氧化铝与水合氧化锰对氨苄青霉素抗性基因(负载于pUC19质粒)向大肠杆菌水平转移(转化)过程的影响.结果表明,2.5~200mg/L浓度水平的水合氧化铝与水合氧化锰均显著抑制了抗生素抗性基因(ARGs)转化,两者对转化频率的抑制率最高分别达79.44%和57.64%.水合氧化铝析出的Al (III)是其导致ARGs转化频率发生变化的原因之一,而水合氧化锰几乎无离子析出.此外,水合氧化铝可与p UC19质粒的磷酸骨架以及碱基腺嘌呤、胸腺嘧啶与鸟嘌呤发生结合,与之形成大尺寸加合物,进而降低ARGs进入胞内的效率.对于水合氧化锰,其暴露后宿主细胞膜通透性显著减小,并且该颗粒也与pUC19质粒交缠形成了大尺寸团聚物,这可能是抑制ARGs转化的主要原因.

关键词：土壤水合氧化物抗生素抗性基因基因水平转移

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3种啮齿动物抗生素抗性基因多样性比较

应用生态学报 2024年第1期35卷 229-236页

作者：初鹏飞邢洁王声泽李婷乔征磊原宝东牡丹江师范学院生命科学与技术学院黑龙江牡丹江157011 聊城大学生命科学学院山东聊城252000

抗生素抗性基因(ARGs)作为全球新型污染物受到广泛关注,其产生的原因主要是抗生素的滥用。为探究大林姬鼠、棕背鼠平和黑线姬鼠的抗生素抗性基因多样性,采用宏基因组测序分析来自黑龙江牡丹峰的17只大林姬鼠、17只棕背鼠平和三道关的9... 详细信息

抗生素抗性基因(ARGs)作为全球新型污染物受到广泛关注,其产生的原因主要是抗生素的滥用。为探究大林姬鼠、棕背鼠平和黑线姬鼠的抗生素抗性基因多样性,采用宏基因组测序分析来自黑龙江牡丹峰的17只大林姬鼠、17只棕背鼠平和三道关的9只黑线姬鼠的抗生素抗性基因多样性。从3种啮齿动物中共检测到19种类型及248个亚类的ARGs。棕背鼠平和黑线姬鼠差异显著的ARGs有7个,差异极显著的有5个;大林姬鼠和黑线姬鼠差异显著的ARGs有7个,差异极显著的有4个;棕背鼠平和大林姬鼠差异显著的ARGs有4个,差异极显著的有5个。3种啮齿动物丰度较高的抗生素抗性基因大类为大环内酯类、林可酰胺类、四环素类、β-内酰胺类。ARGs已广泛存在于3种啮齿动物体内,不同物种之间抗生素抗性基因的多样性存在显著差异,产生差异的原因可能是由于3种啮齿动物的分布区不同并存在食性分化。本研究可以为啮齿动物抗生素抗性基因的后续研究提供依据,并加深对ARGs传播危害的认识。

关键词：棕背鼠平大林姬鼠黑线姬鼠抗生素抗性基因宏基因组测序

家用净水器反渗透滤膜中抗生素抗性基因分布特征研究

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环境科学学报 2024年第8期44卷 198-206页

作者：杨婧徐泽坤张轩王雪妍陕西科技大学环境科学与工程学院西安710021

近年来,抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes, ARGs)作为一种新型污染物已成为全球性公共卫生问题,在饮用水全流程中被多次检出.家用净水器作为保障水质安全的最后一道屏障,其赋存ARGs的特征对龙头出水有着极大的影响.为探究家... 详细信息

近年来,抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes, ARGs)作为一种新型污染物已成为全球性公共卫生问题,在饮用水全流程中被多次检出.家用净水器作为保障水质安全的最后一道屏障,其赋存ARGs的特征对龙头出水有着极大的影响.为探究家用净水器中ARGs的赋存特征,本研究收集了陕西两地(西安和渭南)5个品牌的19个反渗透膜(Reverse osmosis,RO)滤芯,对其细菌群落结构及多样性、20个ARGs的丰度进行测定.结果表明,家用净水器反渗透膜滤芯中厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria)为优势菌门,且不同地区和品牌样品的细菌多样性存在不同程度的差异;在检测的20个ARGs中,万古霉素类、四环素类耐药基因为优势ARGs.此外,采集地区、品牌工艺及滤芯的使用时间均会影响反渗透膜滤芯上抗生素抗性基因的赋存情况.在RO膜中,细菌与抗生素抗性基因之间有着一定的共存关系,Modulibacteria和Bdellovibrionota可能为van RA-01的潜在宿主.

关键词：家用净水器反渗透膜滤芯抗生素抗性基因影响因素细菌多样性

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生物质炭对水中抗生素抗性基因的去除及影响因素

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农业资源与环境学报 2024年

作者：陈志文高旋侯雨橙方婧浙江科技大学环境与资源学院浙江省废弃生物质循环利用与生态处理技术重点实验室

为了考察生物质炭对水中抗生素抗性基因(Antibiotics resistance genes，ARGs)的去除效率及其影响因素，本研究选取常见农业废弃物小麦秸秆、芦苇秸秆和猪粪为生物质炭制备原料，系统地探究了生物质炭的裂解温度(300、400、500、600 ℃... 详细信息

为了考察生物质炭对水中抗生素抗性基因(Antibiotics resistance genes，ARGs)的去除效率及其影响因素，本研究选取常见农业废弃物小麦秸秆、芦苇秸秆和猪粪为生物质炭制备原料，系统地探究了生物质炭的裂解温度(300、400、500、600 ℃和700 ℃)和溶液阳离子类型(Na+和Ca2+)对生物质炭去除水中ARGs的影响，并分析了影响ARGs去除的主要性质因子。研究结果表明，制备原料、裂解温度和离子条件均是影响生物质炭去除ARGs的重要因素。从原料看，小麦秸秆炭对ARGs的去除效率最高，可达58.3%；从制备温度看，高温裂解炭对ARGs的去除效率较高。例如，Na+体系下300 ℃制备生物质炭对ARGs的去除效率为14.7%～29.0%，而700 ℃制备生物质炭对ARGs的去除效率可达44.9%～55.0%。相同离子强度(1 mmol·L-1)下，Na+体系下同种生物质炭对ARGs的去除效率高于Ca2+体系(700 ℃制备小麦秸秆炭除外)。在考虑制备原料的前提下，裂解温度和生物质炭表面Zeta电位是影响小麦秸秆炭去除ARGs的重要因子，裂解温度和生物质炭比表面积是影响芦苇秸秆炭去除ARGs的重要因素；裂解温度和生物质炭pH、H/C、O/C和(O+N)/C是影响猪粪炭去除ARGs的重要因素。在不考虑制备原料前提下，生物质炭对水中ARGs的去除主要受到其理化性质H/C、(O+N)/C和O/C综合作用的影响，生物质炭表面炭芳香性和疏水性是决定其吸附去除水体中ARGs的主要性质因子。

关键词：生物质炭裂解温度生物质来源抗生素抗性基因阳离子类型

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我国土壤中抗生素抗性基因污染的消减策略

生态与农村环境学报 2024年第5期40卷 589-601页

作者：李书唱倪妮王娜施玛丽张晓辉何健郭欣妍汪庆河北工程大学能源与环境工程学院/河北省大气成因与影响重点实验室河北邯郸056038 生态环境部南京环境科学研究所江苏南京210042 国家环境保护农药环境评价与污染控制重点实验室江苏南京210042

近年来,土壤环境的抗生素耐药性问题日益严重并逐渐成为威胁人类和动植物健康的全球性挑战。抗生素抗性基因(ARGs)是耐药性在土壤中传播的重要载体和指示物质,寻找合适的策略以降低其在土壤中的丰度及传播风险是当前和今后一个时期深入... 详细信息

近年来,土壤环境的抗生素耐药性问题日益严重并逐渐成为威胁人类和动植物健康的全球性挑战。抗生素抗性基因(ARGs)是耐药性在土壤中传播的重要载体和指示物质,寻找合适的策略以降低其在土壤中的丰度及传播风险是当前和今后一个时期深入推进生命-生态一体化健康的主攻方向。ARGs进入土壤的途径主要包括粪肥施用和废水灌溉。针对不同来源,利用好氧堆肥和厌氧消化等阻控技术可从源头有效阻止ARGs进入土壤。当ARGs不可避免地进入土壤后,则仍需前瞻性研究和使用噬菌体、生物炭等ARGs污染土壤原位修复技术并深入开发植物间作等调控技术以构建免疫型土壤微生态环境。该文从阻控、修复和调控3个技术层面对ARGs去除效果和技术优劣势进行归纳,以期为土壤ARGs消减的技术开发和实际应用提供参考。

关键词：土壤抗生素抗性基因阻控技术修复技术调控技术

城镇污水处理厂抗生素抗性基因的环境传播途径与机制

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给水排水 2024年第5期50卷 153-160页

作者：李俊谊孙喆强志民贲伟伟中国科学院生态环境研究中心饮用水科学与技术重点实验室北京100085 中国科学院大学资源与环境学院北京100190 中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室北京100085

城镇污水处理厂是抗生素抗性基因(ARGs)发生转移、传播的重要场所,同时也是环境中ARGs污染的主要来源。对城镇污水处理厂中ARGs向环境介质中的传播途径、影响因素与传播机制进行了综述。结果表明,ARGs可通过出水排放、污泥土地施用、再... 详细信息

城镇污水处理厂是抗生素抗性基因(ARGs)发生转移、传播的重要场所,同时也是环境中ARGs污染的主要来源。对城镇污水处理厂中ARGs向环境介质中的传播途径、影响因素与传播机制进行了综述。结果表明,ARGs可通过出水排放、污泥土地施用、再生水灌溉、气溶胶逸散等途径迁移至环境介质(如受纳水体、土壤、空气)中;ARGs在环境介质中的扩散和存留行为受介质理化性质影响;ARGs在环境介质中主要通过可移动遗传元件(MGEs)介导的水平基因转移(HGT)传播耐药性。

关键词：城镇污水处理厂抗生素抗性基因环境介质传播途径传播机制

棉隆熏蒸和强还原处理对农田土壤抗生素抗性基因的影响研究

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土壤学报 2024年

作者：于文豪李舒林于蓝张晶清徐晨伟刘亮亮张金波蔡祖聪赵军南通科技职业学院环境与生物工程学院江苏省农业农村污染防治技术与装备工程研究中心南京师范大学地理科学学院江苏省土壤利用与农业可持续发展工程研究中心江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心

化学熏蒸和强还原处理(Reductive soil disinfestation， RSD)是农业生产上广泛应用的土壤灭菌措施，但它们是否同样能够消减土壤中富集的抗生素抗性基因(Antibiotics resistance genes， ARGs)，目前还不得而知。以长期鸡粪施用导致ARG... 详细信息

化学熏蒸和强还原处理(Reductive soil disinfestation， RSD)是农业生产上广泛应用的土壤灭菌措施，但它们是否同样能够消减土壤中富集的抗生素抗性基因(Antibiotics resistance genes， ARGs)，目前还不得而知。以长期鸡粪施用导致ARGs富集的农田土壤为研究对象，分别设置0.02%的棉隆熏蒸(DZ)和以1%的乙醇(ET，总有机碳：521.7 g·kg-1)、苜蓿粉(AL，总有机碳：454.9 g·kg-1，碳氮比：21.2)、糖蜜(MO，总有机碳：270.1 g·kg-1，碳氮比：12.6)以及苜蓿粉和糖蜜复合物(AM，m/m=1:1)为有机物料的RSD处理，同时设置最大持水量(FCK)和不处理对照(CK)，利用荧光定量PCR技术研究土壤中主要ARGs和可移动遗传元件(Mobile genetic elements， MGEs)在绝对丰度和相对丰度上的变化，并通过消减率来评估不同处理对土壤ARGs和MGEs的消减效果。研究发现，RSD处理能够消减aadA21、msrE、tetG、tetM、ErmF等基因的相对丰度，其中AL、MO和AM处理对aadA21基因相对丰度的消减率达到50.5%～58.3%，而ET处理对msrE、tetG和tetM基因相对丰度的消减效果显著，其消减率分别高达80.9%、78.3%和66.9%。同时，RSD处理能够显著降低土壤中MGEs(IS6100和IS26)的相对丰度，消减率分别为67.7%～74.3%和38.1%～42.6%。此外，DZ处理对土壤中ARGs和MGEs的相对丰度具有一定的增加作用，其中ARGs和IS26的相对丰度分别提高了21.9%和42.6%。综上，RSD处理能够通过降低ARGs和MGEs的相对丰度，限制ARGs的水平转移能力，实现对土壤ARGs的消减，且其消减效果与所使用的有机物料类型有关。此外，相较于棉隆熏蒸，RSD处理对ARGs和MGEs的消减效果更好，具备快速修复ARGs污染土壤的潜力。

关键词：抗生素抗性基因可移动遗传元件棉隆熏蒸强还原处理相对丰度