论文部分内容阅读
目前,抗生素被广泛地添加到动物饲料中,以促进动物生长和治疗动物疾病。由于大部分的抗生素不能被动物体完全吸收同化,30%~90%的抗生素会被排出体外。抗生素可诱导环境中的抗生素抗性基因(ARGs),ARGs目前被认为是一项重大的环境卫生问题。沼液因含有丰富的营养物质,被广泛用于农业生产中。沼液同时含有某些有毒有害物质,直接施用势必会对环境造成一定的危害性。研究报道表明,在沼液中检測到多种抗生素。较少有研究报道关注沼液中抗性基因ARGs的污染风险问题。本研究选取13种典型抗生素(氧氟沙星(FOL)、环丙沙星(CIP)、恩诺沙星(ENR)、诺氟沙星(NOR)、盐酸土霉素(OTC),盐酸四环素(TC),盐酸金霉素(CTC),磺胺嘧啶(SDZ),磺胺甲恶唑(SMZ)、磺胺甲基嘧啶(SMR)、磺胺二甲基嘧啶(SDMD)、磺胺异恶唑(SMX)、磺胺吡啶(SPD))和11种典型ARGs(tetA、tetB、tetC、tetE、tetM、tetW、sull、sul2、sulA、gryA、qnrB)作为研究目标,开发了沼液中典型抗生素及抗性基因ARGs的检测方法,探讨了不同发酵原料(猪粪、牛粪、鸡粪)沼液中典型抗生素残留情况、微生物群落结构和ARGs丰度。通过室内培养,探究了施用沼液后红壤和潮土中抗生素及ARGs的污染特征,揭示了土壤中抗生素、ARGs与土壤理化性质、暴露时间的相关性等,以期为沼液农用风险评价提供依据。研究结果如下:1.建立了沼液中13种典型抗生素及11种ARGs的检测方法通过对流动相配比、柱温、样品pH等进行优化,开发建立了 SPE-HPLC检测抗生素方法3种四环素类(TCs)、6种磺胺类(SAs)和4种喹诺酮类(FQs)抗生素在浓度范围内呈现良好线性关系,相关系数均大于0.990,平均回收率为80.4%~105.7%,相对标准偏为1.0%~5.1%,方法的检出限在2.8ug/L~21.0ug/L。11种典型ARGs的丰度测定:利用基因克隆法构建标准质粒,qRT-PCR检测ARGs。2.探讨不同发酵原料沼液中抗生素和ARGs的含量以及微生物群落结构。(1)对南京市以猪粪为发酵原料的沼液样品(P1、P2);以牛粪为发酵原料的沼液样品(C1、C2)以鸡粪为发酵原料的沼液样品(CH1、CH2)中的13种抗生素检测结果表明,CH1和CH2中抗生素被检出种类和总浓度最高,其中SMX和NOR的残留含量最高,分别为133.76ug/L和204.83 ug/L。(2)P1、P2、C1、C2 细菌数目范围在 1.10×1010copies/mL~5.97×1010copies/mL,CH1、CH2 细菌数目约在 1.06×109 copies/mL~5.28×109copies/mL。11 种 ARGs 在不同沼液样本中的检出率均为100%,C2中11种ARGs的绝对丰度总量最高,CH1最低。CH2中11种ARGs的相对丰度总量最高,C1中最低。(3)沼液中残留抗生素含量与ARGs有一定的相关性,tetB、tetC的绝对丰度与CTC含量有正相关性;sull与SDMD、SPD有正相关性;su1;与SDZ有显著负相关性(p<0.05);sull绝对丰度与SMR含量呈极显著负相关性(p<0.01);gryA、qnrB的相对丰度与CIP含量有正相关。(4)在门水平下沼液中微生物群落结构存在一定差异性。在P1、P2、C1、C2中,Proteobacteria所占比例最高,其次为Bacteroidetes;CHI、CH2中Bacteroidetesa所占比例最高,其次为Firmicutes。3.研究了施用沼液的红壤、潮土中抗生素与ARGs随暴露时间的变化状况,以及与土壤理化性质的相关性。(1)沼液中抗生素含量随着时间的变化较小。在潮土中,8种抗生素(TC、OTC、SDZ、SMR、SMX、ENR、FOL、NOR)含量、11 种 ARGs 的绝对丰度与 7d、14d、21d的暴露时间有较大相关性,而与28d、42d的暴露时间相关性较小。而在红壤中、tetM、tetW、sull的绝对丰度与28d暴露时间的相关性较大。(2)在暴露时间42d时,土壤pH、OM、CEC与SMR、SMZ残留含量呈极显著正相关性,R2均达到0.97以上。土壤pH、OM、C/N、CEC与sull的绝对丰度呈极显著负相关性,R2范围在-0.939~-906。sull、sul2的绝对丰度与SMR残留含量呈极显著负相关性,R2范围在-0.965~-817。