论文部分内容阅读
目前,畜禽粪便被认为是抗生素、抗生素耐药基因(antibiotic resistance genes,ARGs)和抗生素耐药菌(antibiotic resistance bacteria,ARB)的重要贮存库。近年来,越来越多的兽药抗生素被广泛地应用于规模化畜禽养殖领域,抗生素的大量使用及滥用诱导了ARB水平的升高,促进了环境中ARGs的传播。携带ARGs的畜禽粪便及废水施用到周边土壤,可增加ARGs从动物源到环境的输入。但已有的研究主要侧重于养殖场区及周边土壤中ARGs的含量特征,较少关注到ARGs向周边土壤动态迁移扩散过程及环境影响因素,且有关抗生素及抗生素耐药性的风险评估仍在起步阶段。因此,本研究主要针对规模化养鸡场鸡粪及周边梯度土壤样品,研究畜禽养殖环境中ARGs的丰度及多样性,探究细菌群落结构及各环境因素(抗生素、重金属和环境理化指标)对ARGs组成的分布特征的影响,并科学地评估养殖环境中抗生素及抗生素耐药性污染风险。主要的结论如下:(1)采用超高通量荧光定量PCR技术表征了养鸡场鸡粪及周边土壤中五大类ARGs和可移动遗传元件(MGEs)的分布特征。结果表明,MLSB(Macrolide-Lincosamide-Streptogramin B)、磺胺类和四环素类耐药基因具有较高的检出率和检出丰度,是养鸡场的主要基因类型。鸡粪样中多种ARGs均高浓度检出,三类样品中ARGs检出率及相对丰度依次为:鸡粪样>近土样>远土样,表明畜禽粪便可能是周边土壤中ARGs的重要来源。MGEs与ARGs的相关性表明其在ARGs的传播及扩散中发挥着重要的作用。(2)采用冗余分析(RDA)和相关性分析探讨了抗生素、重金属及常规理化指标等外界环境因子对ARGs丰度变化及分布特征的影响。研究表明,部分ARGs的丰度变化与多种抗生素、部分重金属和理化指标等环境因子浓度水平之间均存在显著相关性(P<0.05),表明了相关环境因子对细菌耐药性具有选择压力,且环境因子对ARGs可能起到共同选择作用。(3)采用16s rRNA高通量测序分析了养鸡场鸡粪及土壤样品中细菌群落结构多样性和丰度,采用RDA和网络分析探究了细菌群落与ARGs间的共现关系。研究发现,由于土壤自身的性质影响,土壤样品中细菌群落结构的多样性显著高于鸡粪样(P<0.05)。聚类分析得出土壤与鸡粪样中门、属水平上优势菌群各不相同。细菌群落与ARGs的共现模型表明,多种ARGs具有相同的潜在宿主细菌,宿主细菌的传播扩散可影响相应ARGs的丰度变化。(4)采用风险评估法(Risk Quotient,RQ)评估土壤中残留抗生素对生态系统抗性选择的潜在风险。结果表明,养鸡场近土样生态风险高于远土样,畜禽粪便对周边土壤产生不同程度的抗生素污染。由于目前仍未形成完整的抗生素耐药性的风险评估基准,故本研究结合ARGs在环境中增殖及传播扩散的途径对抗生素耐药性的风险进行初步评估,得出养鸡场环境中drfA1、tetH和tetQ具有较高的耐药风险。现从多方面提出管控措施来降低抗生素及抗生素耐药性的生态风险。