【摘 要】
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我国经济快速发展,居民生活水平有了显著提高,为了满足国民生活需要养殖业迅速发展。重金属和抗生素作为养殖业常用的饲料添加剂在养殖业大量添加,这些物质只有少部分被畜禽动物自身吸收而大部分会伴随排泄物释放到周边环境中。目前关于养殖业周边重金属耐受菌的研究基础数据匮乏,未见阐述重金属胁迫对抗生素微生物降解的相关研究。本文基于重金属耐受菌在养殖业环境中的调查分析,进行了重金属胁迫下微生物对美罗培南（MEM）
【基金项目】
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山东省自然科学基金（ZR2021MD025）； 济南市水务科技项目（JNSWKJ202102）；
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我国经济快速发展,居民生活水平有了显著提高,为了满足国民生活需要养殖业迅速发展。重金属和抗生素作为养殖业常用的饲料添加剂在养殖业大量添加,这些物质只有少部分被畜禽动物自身吸收而大部分会伴随排泄物释放到周边环境中。目前关于养殖业周边重金属耐受菌的研究基础数据匮乏,未见阐述重金属胁迫对抗生素微生物降解的相关研究。本文基于重金属耐受菌在养殖业环境中的调查分析,进行了重金属胁迫下微生物对美罗培南（MEM）降解性能的研究,以探讨重金属胁迫对微生物转录组水平的影响机制;并阐释了MBL为供试菌株水解MEM的功能基因,为将其应用于环境治理提供数据支持与理论依据。首先采用平板菌落计数法对养殖业环境中细菌、肠道细菌及重金属耐受菌进行数量调查分析。根据土壤理化性质及重金属检测结果分析不同重金属耐受菌的数量,同时对不同浓度重金属对细菌的生长影响做推测,研究结果表明重金属对细菌生长呈现低浓度促进、高浓度抑制的现象。其次将不同高浓度重金属耐受菌进行分离纯化,共分离得出25株细菌,通过菌落和菌体形态观察、16S r DNA测序分析共得到14株条件致病菌、11株环境安全菌株;基于环境治理安全要求选取环境安全菌株进行抗生素和重金属MICs检测,挑选重金属耐受性和抗生素耐药性功能较强的R51和R912菌株进行全基因组测序并进行注释分析。随后进行重金属镉对R51和R912菌株降解MEM的影响研究,结果显示重金属Cd胁迫可以促进R51和R912菌株对MEM的降解,降解率可提升40%,转录组测序结果和生物信息学分析表明Cd胁迫可促进一些基因实现高表达,例如部分MBL基因在转录组中有升高,同时通过蛋白质结构预测和分子对接技术进一步确定这些MBL可能是水解MEM的功能基因。生信分析显示MBL基因周边无水平转移元件,表明MBL抗性基因无传播抗生素抗性的风险。最后进行MBL基因异源表达实验,通过将R51和R912的MBL基因与大肠杆菌启动子融合并在大肠杆菌DH5α中表达,构建的重组菌株均对MEM有一定的耐受性,进一步验证了MBL基因的功能。综上所述,本研究可为养殖业环境中重金属耐受菌现状提供数据参考,同时针对抗生素和重金属复合污染现状提出新型治理手段,为MBL基因的环境治理应用提供理论基础。
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