强力霉素胁迫下蛋鸡粪堆肥对四环素类抗生素抗性基因的影响

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wolfzhu
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抗生素抗性基因(ARGs)已被定义为新型环境污染物,具有传播抗生素抗性的风险。畜禽粪便是兽用抗生素及ARGs的重要储存库,关注兽用抗生素胁迫下畜禽粪便堆肥中ARGs的变化对环境卫生及生态安全尤为重要。因此本研究以四环素类ARGs为研究对象,在蛋鸡粪堆肥中添加3种不同浓度的强力霉素,探究强力霉素胁迫下蛋鸡粪堆肥对四环素类ARGs和可移动遗传元件(MGEs)的影响,为减少和消除四环素类ARGs的污染风险提供参考。以锯末为调理剂,采用动态箱式堆肥试验装置进行蛋鸡粪堆肥试验。试验设不添加强力霉素的对照组和分别添加5、10和20 mg/kg强力霉素的处理组,每组3个重复;试验周期为25d,定时采样测定ARGs(tetA、tetC、tetG、tetH、tetO、tetM、tetQ、tetT、tetW和tetX)和MGEs(int1和int2)含量、强力霉素浓度和堆肥理化及微生物指标。本文所得主要结果如下:(1)蛋鸡粪堆肥使总ARGs的相对丰度显著降低了28.75%(P<0.05),其中tetC、tetH、tetO、tetM、tetQ、tetT、tetW的相对丰度显著降低36.77%~99.31%(P<0.05),tetA、tetG、tetX的相对丰度显著增加了1.07倍~20.13倍(P<0.05)。蛋鸡粪堆肥使总MGEs的相对丰度显著增加了13.23倍(P<0.05),其中int1显著增加了15.59倍(P<0.05),而int2无显著变化(P>0.05)。四环素类总ARGs与MGEs的呈极显著正相关(r=0.57,P<0.01),其中外排泵和钝化酶类ARGs与MGEs呈极显著正相关(r=0.72~0.87,P<0.01),而核糖体保护蛋白类ARGs与MGEs呈极显著负相关(r=0.37,P<0.01)。(2)堆肥结束时,初始浓度为5、10和20 mg/kg的试验组强力霉素降解率分别为64.05%、65.30%和65.22%;堆肥中强力霉素浓度与tetH、tetO、tetM、tetQ、tetT、tetW呈极显著正相关关系(r=0.56~0.89,P<0.01),而且低浓度强力霉素与其的相关程度更高(r=0.75~0.89,P<0.01)。(3)强力霉素胁迫下堆肥细菌群落结构多样性显著降低(P<0.05),而且显著降低了蔗糖酶的活性(P<0.05)。堆肥中的优势菌群厚壁菌门(Firmicutes)与tetH、tetT和tetW呈极显著正相关(r=0.37~0.69,P<0.01),拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形杆菌门(Proteobacteria)与tetA、tetC、tetG、tetX、int1和int2呈极显著正相关(r=0.44~0.89,P<0.01);拟杆菌属(Bacteroides)、气球菌属(Anaerococcus)与tetH、tetO、tetM、tetQ、tetT、tetW呈极显著正相关(r=0.58~0.89,P<0.01)。(4)堆肥温度与除tetO、tetM和tetQ以外的其他ARGs存在极显著相关(P<0.01);含水率、电导率、全氮、有机质和铵态氮与tetH、tetO、tetM、tetQ、tetT和tetW呈极显著正相关关系(P<0.01);碳氮比与tetX和int1呈极显著正相关关系(P<0.01)。对堆肥ARGs和MGEs影响最显著的理化指标是温度、含水率、铵态氮含量。综上所述,蛋鸡粪堆肥可显著降低多数ARGs的绝对丰度和相对丰度,但MGEs的相对丰度会显著增加;强力霉素胁迫可显著影响堆肥微生物群落结构,进而影响ARGs和MGEs的丰度。
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