诺氟沙星胁迫对近海沉积物富集培养过程中细菌群落的影响研究

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诺氟沙星(NOR)是一种氟喹诺酮类抗菌物质,在我国水环境分布广泛且残留量较高,该类药物对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌都有良好的活性。目前针对抗生素对微生物群落影响的研究,主要集中在磺胺类、四环素类等抗生素的影响,而对氟喹诺酮类特别是NOR的研究较少。目前的报道大多是针对淡水或海水环境,少有关于NOR对近海沉积物中微生物影响的研究。本实验室已经建立了完善的海洋沉积物微生物富集培养体系,本实验利用该体系构建“微宇宙”模型来研究NOR胁迫对富集过程中微生物群落的影响。利用微生物16S rDNA序列分析、16S rRNA基因扩增子测序技术、环境因子与微生物的相关分析以及对耐药菌株的验证分析,探究NOR胁迫对富集过程中近海沉积物微生物群落的影响,为研究NOR的生态效应奠定基础,为筛选指示微生物用于NOR的污染监测提供依据,并对群落耐药的研究提供相关证据,本实验的主要研究结果如下:(1)本实验共分离1766株可培养菌株,均隶属于4大门,分别为Actinobacteria,Bacteroidetes,Firmicutes,Proteobacteria,在目水平和科水平上,NH样本的多样性最高,在属水平和种水平NL样本的多样性最高。D0样本的物种丰度、多样性最高,D5样本最低。(2)可培养菌株在门水平优势菌群为Proteobacteria,NH样本中Actinobacteria物种丰度较高,Actinobacteria和Proteobacteria类群为富集后期的优势菌群;在科水平上NN与NL样本的优势菌群为Rhodobacteraceae,NH样本的优势菌群为Prolixibacteraceae。Shewanellaceae,Rhodobacteraceae,Halomonadaceae 和 Bacillaceae 类群在添加NOR 的样本中物种丰度较低。D0样本的优势菌群为Rhodobacteraceae,其余四个时期样本的优势菌群均为Prolixibacteraceae。Prolixibacteraceae和Sheewanellaceae类群能够在氧气和营养物质匮乏的环境中生存。(3)免培养细菌在门水平、纲水平、目水平、科水平以及ASV水平上NN样本的细菌多样性最高,在属水平和种水平上NH样本的细菌多样性最高。(4)免培养细菌在门水平上的优势菌群主要为Bacteroidota,Firmicutes,Proteobacteria。添加NOR的样本中Clostridiaceae和Proteobacteria类群的物种丰度较高,富集时间的延长会增加Desulfobacterota和Synergistota类群的物种丰度;在科水平上的优势菌群主要为Desulfovibrionaceae,Bacteroidaceae,Vibrionaceae,富集后Desulfovibrionaceae类群丰度增加,实验组中Prolixibacteraceae类群的物种丰度较高。(5)分析环境因子的相关性,发现在富集过程中,NOR的浓度处于一个稳定状态,能对微生物持续产生胁迫作用。富集环境中关键环境因子为V、Ca、Fe、NOR、Mn、As、Th 和 pH,关键细菌类群为Vibrio、Aquibacter、Desulfobacter 和MarinimicrobiaSAR406clade。(6)对NOR胁迫条件下获得的可培养菌株进行耐药性验证发现,有些类群细菌并不具备耐药性,说明在NOR胁迫的富集培养过程中,可能存在群落耐药的机制保护一部分不耐药的菌株存活下来,成为持留菌,尤其在NH30样本中,细菌持久细胞比例最高,主要隶属于 Proteobacteria,Marinobacterium。
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