煤气化渣对厌氧发酵过程中抗生素抗性基因和微生物群落的影响

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liuhu1314518
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残留在养殖场中的抗生素会诱导抗生素抗性基因(ARGs)的产生,ARGs会通过水平基因转移在微生物间进行传播。厌氧发酵处理是固体废弃物资源化利用的主要方式,但其发酵产物中的ARGs会随有机肥料进入环境中,增加ARGs传播的风险。本实验选取具有丰富孔隙结构的固体废弃物煤气化渣作为添加剂,研究了三种不同浓度煤气化渣(0,5和10 g/L)对理化性质、ARGs、移动基因元件和微生物群落的影响,并分析了ARGs与环境因子、微生物群落之间的关系,揭示煤气化渣对厌氧发酵过程中ARGs的削减效果及潜在的去除机理。主要结果和结论如下:1.厌氧发酵过程中pH值呈现先下降后上升的趋势。厌氧发酵后NH4+-N的含量在10g/L煤气化渣处理中最低,且厌氧发酵结束后各处理NO3--N含量都有所降低。10g/L煤气化渣的添加能够减少bio-Zn和bio-Cu的富集,同时对COD也有较好的去除效果。2.厌氧发酵结束后,添加煤气化渣处理更能有效地降低8/12ARGs绝对丰度。10g/L煤气化渣的添加更为有效地削减了dfrA7、sul2、tetW、ermF和ermQ的绝对丰度,去除率达到24.81%-90.48%。此外添加10g/L煤气化渣的处理更有效地降低了intI2和ISCR1的绝对丰度。因此,10g/L煤气化渣的添加能够降低ARGs传播的风险。3.厌氧发酵体系中的优势菌群为Firmicutes,Bacteroidetes,Proteobacteria和Actinobacteria。10g/L煤气化渣对厌氧发酵期间潜在的人类致病菌(Pseudomonas和Enterococcus)也有抑制作用。Network分析发现有多个ARGs与潜在宿主菌的丰度在厌氧发酵期间有相同的变化趋势,因此潜在宿主菌丰度的降低可能是ARGs丰度降低的原因。RDA分析表明移动基因元件是影响ARGs变化的重要因素。添加10 g/L煤气化渣的处理更能有效降低厌氧发酵产品中COD、bio-Zn和bio-Cu含量,削减了ARGs、MGEs和潜在人类致病菌的绝对丰度。环境因子主要是通过影响微生物间接影响ARGs的变化,潜在宿主菌丰度的降低是ARGs丰度降低的重要原因。MGEs是影响ARGs变化的主要驱动力。
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