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鉴于海河水系在环渤海经济快速发展区的重要地位及前期研究发现海河存在相当的抗生素污染。本研究采集天津段代表性采样点的底泥及水体样本,检测抗生素抗性基因的存在形态,同时研究DNA分子在泥/水界面上的吸附解吸行为,主要发现:
1.提出直接提取海河区域大沽桥、洪泥河、新开河、马厂减河与海河入海口底泥与水体不同形态DNA(胞内、胞外、染色体和质粒DNA)的有效方法。利用聚合酶链式反应(PCR)扩增验证提取方法的可靠性,同时检测海河典型区域样品中主要抗生素抗性基因的存在形态。
结果证明,不同形态DNA的提取方法可以在抗生素抗性基因PCR扩增反应及后继的分子研究中使用。所有样品中,提取的胞外DNA浓度高于胞内DNA浓度,染色体DNA高于质粒DNA浓度。抗生素抗性基因的PCR结果表明,胞外DNA的抗性基因检出率与胞内DNA的相同(50%),皆高于染色体DNA(25%)与质粒DNA(10%)的抗性基因检出率。在检测的抗性基因中,sul1最为普遍,检出率达到100%,随后是sul2(75%)、tetW(70%)、tetT(65%)。位于染色体DNA上的抗性基因多于在质粒DNA上的。未检测到在海河样品中质粒DNA上的sul2。考虑到抗生素抗性基因的移动性及转移性,亟需对抗生素的使用加以管理。
2.以大沽桥底泥、马厂减河底泥及外滩底泥、实验室培养的大肠杆菌(E.coli)及底泥菌体复合体系作为实验材料,研究DNA吸附解吸行为及腐殖酸(Humicacid)与磺胺甲恶唑(Sulfamethoxazol)对DNA吸附解吸行为的影响。
DNA在底泥的吸附等温线符合L-型曲线,菌体与底泥复合体系符合Ⅲ类吸附曲线。底泥对小片段DNA的吸附量高于对大片段DNA的吸附量。菌体的DNA吸附量高于底泥与菌体复合体系。混合体系的DNA吸附量高于单独两者吸附量的一半之和。
腐殖酸与磺胺甲恶唑促进DNA吸附,腐殖酸对DNA促进作用大于磺胺甲恶唑。腐殖酸及磺胺甲恶唑的等温影响吸附曲线为L-型曲线。两者对大片段DNA吸附增长量小于小片段DNA,对底泥DNA的吸附促进作用大于对菌体及复合体系。
Langmuir方程与Freundlich方程都可以很好的描述DNA吸附行为,相对Langmuir方程比Freundlich拟合度(R)更高。吸附属于易吸附类型。菌体与复合体系的参数k值高于底泥,说明其结合强度高于底泥。方程参数表明腐殖酸与磺胺甲恶唑对DNA增长吸附不仅表现在吸附量上还表现在吸附强度上。
实验结果表明,模拟自然状态下的底泥DNA解吸率最小,吸附的DNA最稳定。大片段DNA的解吸率小于小片段DNA,复合体的:DNA解吸率大于单独底泥与菌体解吸率一半之和。添加的腐殖酸对DNA解吸率的影响趋势与自然状态下DNA解吸相似。腐殖酸对小片段DNA的解吸影响不大,对大片段DNA菌体的解吸产生抑制作用、复合体系产生促进作用。磺胺甲恶唑对DNA的解吸呈抑制作用(除大沽复合体系的小片段DNA解吸)。