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由于抗生素的大量使用,导致病原菌对抗生素产生耐药性,其耐药产生速度和耐药水平呈逐年上升趋势,已对全球性环境健康问题构成威胁。环境中耐药细菌和耐药基因的污染已经成为全球普遍关注的生态问题。本论文调查了中国的珠江、黄河、海河、辽河的细菌耐药性,包括水体中Escherichia coli对抗生素的耐药水平、E.coli中耐药基因的检测以及河流沉积物中耐药基因的定量检测。
用EPA method1603改良mTEC琼脂膜分离水体中Escherichia coli的方法从珠江、黄河、海河、辽河的水体中分离了1824株E.coli(珠江733株,黄河326株,海河330株,辽河435株),并对其进行抗生素耐药性的检测,检测了7大类13种抗生素,包括氨苄西林、哌拉西林、头孢唑啉、头孢他啶、庆大霉素、链霉素、环丙沙星、左氧氟沙星、复方新诺明、甲氧苄啶、氯霉素、四环素、土霉素。对各个河流各个采样点水体中E.coli的耐药水平进行统计,发现四条河流水体中E.coli对抗生素的耐药非常普遍,所检测的13种抗生素的耐药菌在4条河流中都有发现,同时还观察到河流水体中E.coli的多重耐药现象和耐药组合多样性现象。
建立四环素耐药基因(tetA,tetB,tetC,tetD)和磺胺类耐药基因(sul1,sul2,sul3)的多重PCR反应体系,对检测到的四环素耐药和磺胺耐药的E.coli的耐药基因进行检测。了解了耐药基因tetA、tetB、tetC、tetD和sul1、sul2、sul3在这四条河流水体E.coli的分布特征以及耐药基因的多重组合及组合方式的多样性。
建立河流沉积物中四环素耐药基因(tetA,tetB,tetC,tetD)和磺胺类耐药基因(sul1,sul2,sul3)的实时定量PCR检测方法。首先采用蛋白酶K-SDS裂解法粗提-DNA纯化柱纯化相结合的方法提取和纯化沉积物中总DNA,然后耐药基因阳性菌株的PCR产物构建耐药基因的标准质粒,通过SYBR Green染料法对纯化后的沉积物总DNA中的tetA,tetB,tetC,tetD,sul1,sul2,sul3,16S rDNA的绝对含量分别进行实时定量PCR测定。用绝对含量和相对丰度(ARGs/16S rDNA)来表征沉积物中耐药基因的含量。所检测的7种耐药基因在四条河流沉积物中的绝对含量和相对丰度(ARGs/16S rDNA)都存在着显著性的差异。sul1,sul2在沉积物中的相对丰度为辽河最高,黄河和海河次之,珠江最低;而sul3在沉积物中的相对丰度为珠江最高。海河沉积物中tetA,tetB,tetC,tetD的相对丰度在所检测的四条河流沉积物中是最低的。被检测的7种耐药基因与沉积物中相应的抗生素浓度之间没有统计学意义上的显著相关性。
用携带有AMP耐药基因的质粒pBR322与质控菌ATCC25922和ATCC29212的共培养实验模拟了耐药基因对细菌的转化,研究了细菌种类、抗生素浓度、耐药基因浓度、营养条件对耐药基因转化的影响。实验观察到pBR322对ATCC25922的转化,证实了耐药基因在环境中的转化与细菌的种类、环境中抗生素的浓度、营养水平有关。