长江口水环境中塑料表面附着生物膜中抗生素抗性基因的赋存特征

来源 :华东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:itcrasher9999
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众所周知,如今塑料污染日益严峻,且其作为新型污染物抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)的传播载体越来越受到国内外的关注。在河口水环境中,ARGs和塑料广泛存在,且塑料表面形成的微生物被膜会赋存包括ARGs在内的多种污染物,但是这些ARGs的种类和含量如何及其环境影响因素等还有待研究。本文以长江口滨岸塑料表面微生物被膜为研究对象,以表层沉积物和表层水为对照,调查了水环境中不同类型塑料表面微生物被膜中ARGs的分布特征,分析了盐度、重金属和总有机碳等理化环境因子对ARGs赋存的影响。另外,本文还分析了不同类型塑料上生物膜中细菌群落的组成结构及其对ARGs分布的影响,并在此基础上设计不同类型塑料样本在自然水体环境中培养30天的生物膜,进一步探究了生物膜中ARGs的赋存与塑料材质之间的关系。基于上述探究,本文主要研究结果有:(1)长江口滨岸水环境中广泛存在附着有生物膜的塑料废弃物,其中塑料类型以PP和PE为主导。大多数ARGs在不同类型塑料上的平均丰度高于在沉积物和水中的平均丰度,表明塑料表面形成的生物膜是比表层水和沉积物更主要的ARGs储存库。此外,塑料表面生物膜上ARGs的空间分布特征为XP、QYK和LHK的平均丰度普遍高于SDK、WSK、SCK、CY和LCG。(2)整合子基因int I1与sul1、aac(6’)-Ib和Chl呈显著正相关,表明int I1可能参与调控了塑料表面生物膜中这些ARGs的产生和增殖。PCA和ANOSIM检验结果显示,长江口滨岸水环境中塑料表面生物膜上ARGs绝对丰度和塑料类型之间没有显著影响,而ARGs相对丰度在PE材质上则明显偏高。(3)塑料表面生物膜中金属浓度和长江口水环境中水体盐度与大多数ARGs之间存在相关性,表明它们可能参与调控了塑料表面生物膜中ARGs的赋存。例如,多种金属与塑料生物膜中的sul1、sul2、tet W和aac(6’)-Ib呈显著相关,cop A与塑料生物膜中的ARGs可能具有相同的作用机制;盐度是调节生物膜中ARGs分布的重要因素,而包括TOC、pH、DO和TN在内的其他环境因子与长江口塑料表面生物膜中ARGs的相关性不大。(4)石洞口不同类型塑料表面附着生物膜中,多数ARGs与移动基因元件(MGEs)和金属抗性基因(MRGs)之间均存在一定的相关性,尤其是磺胺类抗性基因sul1,四环素类抗性基因tet A和喹诺酮类抗性基因qnr S与MGEs、MRGs之间存在着极显著的正相关性,这表明移动基因元件和金属抗性基因也是影响ARGs的主要环境因子,它们在一定程度上可能会加速促进生物膜中ARGs在环境中的传播与扩散。(5)通过分析不同类型塑料表面微生物被膜中细菌群落的组成结构,发现塑料表面细菌群落以Proteobacteria和Bacteroidetes和Acidobacteria为主,且细菌群落与多数ARGs之间同时存在着协同与拮抗的作用。(6)不同类型塑料样本在自然水体环境中培养30天的生物膜中,PE材质塑料更容易富集抗生素抗性基因,这可能与不同类型塑料表面的硬度等物理化学因素方面的微小差异有关。
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