辽宁地区畜禽粪便和周边土壤中抗生素抗性基因污染特征

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近年来,畜禽畜牧养殖业中抗生素的应用越来越广泛,然而由于盲目地追求利益以及有关部门监管不力,导致抗生素在畜禽养殖业中滥用现象非常严重。抗生素在粪便和土壤环境中的存在会诱导这些环境介质中产生携带抗性基因的耐药菌,而由于抗性基因大部分存在于可移动遗传元件上,这就导致了抗性基因具有能够在细菌之间水平基因转移(HGT)的特点,从而在粪便和土壤介质中不同细菌之间不断扩散,促进了抗性基因在环境中的传播。抗性基因一旦产生,由于其能自我复制,它便可一直存在于环境介质的微生物中,即使抗生素的选择压力消失,抗性基因的含量也不会有明显减少,因而提高了抗性基因传播至人类致病菌中的几率,对人类健康造成危害。进入畜禽养殖业环境中的ARGs,更可在不同的环境介质中迁移,使得自然环境成为多种抗生素抗性基因的储库,国际上已将ARGs作为一种新型的环境污染物(Emerging pollutants)提出。因此,有必要针对畜禽畜牧养殖业环境中抗生素抗性基因污染进行研究。  我国辽宁省畜牧业占很大比例,成为抗生素以及抗性基因污染的重要地区。本实验以辽宁省不同地区不同种类养殖场作为研究对象,其中粪便采样点包括沈阳5个牛养殖场、1个鸡养殖场、2个猪养殖场采样点,铁岭昌图2个牛养殖场、2个鸡养殖场、2个猪养殖场采样点,抚顺2个猪养殖场采样点。土壤采样点包括沈阳2个牛养殖场、1个鸡养殖场、2个猪养殖场采样点,铁岭昌图1个牛养殖场、2个鸡养殖场采样点,抚顺1个牛养殖场、1个鸡养殖场、1个猪养殖场采样点,分别研究了这些养殖场环境中磺胺类和四环素类抗性基因的检出频率和检出浓度,探讨这些环境中抗性基因的污染特征以及其在土壤和粪便中传播扩散的特点。  采用普通PCR方法对采样地区粪便和土壤环境细菌中的抗性基因检测后发现,磺胺类和四环素类抗性基因都普遍存在于养殖环境中,其中磺胺类抗性基因sulⅠ和sulⅡ在两种介质中100%的检出,而sulⅢ在两种介质中检出率非常低。可见前两种抗性基因在环境中的传播风险要远远大于sulⅢ。在研究的12种四环素抗性基因中,tetM、tetO、tetQ、tetW、tetT、tetG、tetH都有很高的检出频率,证明了这几种基因污染在粪便和土壤中污染的严重性,同时tetE、tetA、tetB/P等的检出率很低。同时总体趋势为土壤中抗性基因的检出率要高于粪便中抗性基因的检出率,证明了土壤作为抗性基因贮存库的重要性。  采用实时荧光定量PCR方法对采样地区粪便和土壤环境细菌中的抗性基因检测后发现,粪便中这七种抗性基因在不同种类的养殖场中的大致趋势为鸡>猪>牛。测得的sulⅠ与sulⅡ的浓度在0~10-2之间,已经高于国外某些地区的污染程度,同时抗性基因的含量为sulⅠ<sulⅡ,证明了人为活动在畜禽养殖业的普遍性。四环素抗性基因的含量在0~10-5之间,其中含量相对较低的基因型为tetT,意味着其他基因型在这种环境中的传播风险要远远大于tetT基因。本实验中各种四环素基因的含量在粪便和土壤中都在一个比较中间的水平,并没有特别的浓度大小趋势。与磺胺类抗性基因的含量相比,四环素抗性基因的浓度要低于磺胺类抗性基因的浓度,表明这几种养殖场中的磺胺类抗性基因的污染较为严重。
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