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医疗事业和养殖业大量使用抗生素后,残留在环境中的抗生素对细菌产生选择压力,驱动了细菌的变异和水平基因转移,导致了抗生素耐药性的产生和发展。作为新兴环境污染物,耐药基因因其分布广、高含量以及潜在的多耐药基因重组特性,受到广泛关注。 本论文首先建立了从环境样品中分离和纯化肠杆菌科细菌(Enterobacteriaceae)和大肠杆菌(Escherichiacoli)的方法,建立了从细菌基因组中检测整合子、四环素类、磺胺类、大环内酯类、喹诺酮类、β-内酰胺类等22种耐药基因的PCR检测方法,以及建立了从粪便、沉积物和污水处理厂污泥中检测整合子、四环素类、磺胺类、大环内酯类6种耐药基因的实时荧光定量PCR检测方法。其次研究了惠阳污水处理厂、梅湖污水处理厂、复合养殖鱼塘以及东江中细菌的抗生素耐药水平、耐药基因的含量水平分布特征。最后选取两种水环境土著细菌和两种代表性耐药基因,模拟研究了耐药基因在水环境中的迁移、转化及归趋规律。 鱼塘复合养殖系统的细菌具有较高的抗生素耐药性。在分离的203株肠杆菌科细菌中,98.5%的细菌具有抗生素耐药性,37.9%表现出多重耐药性。四环素耐药基因中,tetA检出率最高,为74.3%。磺胺类基因中,sul2检出率最高,为89.4%。83.7%的细菌带有整合子,58.8%携带有耐药基因盒,ααdA22是检出率最高的耐药基因盒(64.0%),首次在鱼塘复合养殖系统中检出dfrA17-ααdA5。 城市污水处理系统中的细菌对多种抗生素具有耐药性。从惠阳和梅湖两个污水处理厂的污水中共分离了1248株大肠杆菌,98.9%具有抗生素耐药性,93.1%具有多重耐药性,9.8%的大肠杆菌对所实验的12种抗生素都耐药。在226株氨苄西林或喹诺酮耐药的大肠杆菌中,91.6%带有耐药质粒。喹诺酮耐药基因qnrS检出率最高,为89.5%。88.9%的大肠杆菌带有整合子。16种耐药基因在污水处理厂各工段污泥中检出率均达到100%,平均含量最高的是磺胺耐药基因sul2,为8.1×108copies/g。最低的是四环素耐药基因tetS,为3.8×104copies/g。在惠阳和梅湖污水处理厂中,耐药基因在厌氧污泥中的含量最高,在出厂的脱水污泥中含量最低(p<0.05)。城市污水处理系统是环境中耐药细菌和耐药基因的一个重要的源,它在促进耐药基因在环境中的全面整合、广泛交流和快速传播中发挥重要作用。 从东江流域38个采样点的水样中共分离了3456株大肠杆菌,89.1%具有抗生素耐药性,87.5%的细菌具有多重耐药性。40.6%的大肠杆菌带有磺胺耐药基因,sul2检出率最高,为89.2%。85.7%的大肠杆菌携带着整合子,82.3%携带有基因盒。16种耐药基因在东江流域沉积物中检出率均达到100%。平均含量最高的是磺胺类耐药基因sul2,为4.0×108copies/g。河口段沉积物中耐药基因的平均含量最高,雨季和旱季分别为4.6×107copies/g和3.3×108copies/g。 耐药基因环境行为模拟研究结果表明,耐药质粒对两种环境中的土著细菌都发生了转化。在单一细菌培养过程中,加入耐药基因的处理组游离态和结合态基因的含量分别是Day0的1.6倍和9.7倍,结合态与游离态基因含量的比值从Day0的1.5增加为稳定期后的9.5。耐药基因与河水共培养实验中,耐药基因含量在Day1达到最高值。加入耐药基因处理组的结合态和游离态耐药基因含量的变化量分别是不加耐药基因处理组的3.8倍和4.3倍。培养7d到达生长稳定期后,加入耐药基因的处理组游离态和结合态基因含量分别是Day0的8.2%和6.3%,结合态与游离态基因含量的比值从Day0的7.9降低为6.0。加入无菌LB培养基后,游离态和结合态耐药基因的含量迅速增加。继续培养5d再次到达生长稳定期后,游离态和结合态耐药基因的含量比加入LB培养基前分别增加了12.4倍和75.1倍。