养殖源多重耐药菌质粒接合转移特性及堆肥高温影响研究

来源 :东北林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jsyzcqg
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近年来抗生素被广泛应用于规模化养殖业,并且普遍存在兽用抗生素过量使用甚至滥用等现象,由于抗生素的长期不合理使用,导致了各类养殖源病原菌产生耐药性。多耐药菌的出现及其耐药质粒水平转移引发抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)传播的现象严重威胁了生态环境安全。针对以上问题,本研究进行了养殖场多耐药菌携带耐药质粒的可移动性评价;解析了接合型多耐药质粒的全基因组结构及其携带ARGs特征信息;研究了不同高温时间堆肥对外源质粒携带ARGs的消减规律影响以及细菌群落的变化规律。主要结论如下:首先,开展了78株多耐药菌的接合转移实验,捕获4株多耐药接合子菌株,同时进行多耐药接合子菌株耐药表型实验。结果表明,养殖场中能够接合转移的多耐药质粒比例较低,且主要存在于食品动物生猪、肉牛和肉鸡粪中说明食品动物比功能动物中多耐药质粒上的ARGs有着更高的水平转移风险。其次,对多耐药接合子质粒全测序的结果表明,养殖源的接合型多耐药质粒分子量均在130 kb以上,从肉牛粪和肉鸡粪中分离的S13A1-P和T5A4-P质粒都含有水平转移来源的基因岛结构,G3A2-P和T5A4-P质粒上均有前噬菌体结构;ARGs预测结果表明,除磺胺类和β-内酰胺类抗性基因外,氨基糖苷类抗性基因在接合型质粒里最为普遍。本研究发现,所有能够接合转移的多耐药质粒上均携带有多种毒力因子,说明在养殖源的多耐药菌中存在显著的ARGs与毒力因子的共转移现象。最后,将多重耐药菌株添加到堆肥环境中,以其上携带的接合型多耐药质粒及ARGs作为外源污染物,考察堆肥过程及高温时间对接合型耐药质粒及其水平转移的影响。实验组中采取延长高温时间,来研究高温持续时间对ARGs的消减规律的影响,并同时分析了堆肥菌群的相应变化。结果表明长时间高温会减少堆肥产品中可培养中温菌总数且有效抑制多耐药菌活性。对可培养的多重耐药菌进行测序,结果显示,堆肥前后对照组多耐药的优势菌属由堆肥起始的大肠杆菌变为二次腐熟结束后的产碱杆菌和假单胞菌。利用数字微滴PCR(dd PCR)测定了堆肥全过程ARGs的绝对丰度并计算得出相对丰度数值,在绝对丰度中肠杆菌16S r RNA基因和MOBP基因消减效果良好,抗性基因APH(3)-Ib、抗性基因Sul2、整合酶基因int I1的丰度有所上升。在拟合曲线中,肠杆菌16S r RNA基因和MOBP基因拟合效果良好。α多样性指数统计分析表明,堆肥能够显著地降低群落的均匀度,增加细菌群落的集中度,延长堆肥高温时间能够减少最终堆肥产品的菌群多样。在群落物种组成及环境因子的综合分析中,在排名前20的菌属中,多数菌属与环境因子具有较强相关性,且实验组中受温度影响的菌属要多于对照组。在群落组成和ARGs丰度相关性分析中发现,ARGs丰度增加可能与部分菌属的富集有关,其中实验组中以嗜热双歧杆菌属为主。论文研究了养殖源多耐药质粒的接合转移特性以及结构特点,分析了不同堆肥高温时间对接合型多耐药质粒上ARGs的去除规律及堆肥细菌群落的变化特点,为后续对养殖源接合型多耐药质粒的控制和去除研究提供理论基础。
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