论文部分内容阅读
目前,医疗行业和畜牧业长期、大量的使用抗生素,使得耐药菌和抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)的多样性及丰度不断增加,甚至出现了抗多种抗生素的超级细菌,对人类健康和环境存在着潜在威胁。因此,ARGs的研究越来越受到环境科学领域的关注。农田土壤是耐药菌和ARGs的重要储存库,是耐药菌和ARGs传播的媒介。本课题选择北京地区长期施用有机肥的蔬菜基地,对菜田土壤耐药菌和ARGs进行检测分析,揭示有机肥施用对耐药菌和ARGs的影响,以及ARGs与土壤抗生素残留及重金属含量之间的相关性,这对于掌握北京地区菜田土壤抗生素耐药菌和ARGs的污染状况和分布特征,从ARGs角度评估有机肥应用的安全性,以及减少耐药菌和ARGs的传播都具有重要意义。采集北京地区11个长期施用有机肥蔬菜基地的温室土壤和大田土壤,对土壤进行13种抗生素检测。大田土壤和温室土壤中磺胺类抗生素(SAs)和四环素类抗生素(TCs)的检出率均为100%,TCs检出浓度最高,大田土壤和温室土壤中分别为73.65μg/kg和103.58μg/kg。同时,检测土壤中6种主要重金属,发现土壤及有机肥中各重金属含量值均为Zn>Cr>Cu>Pb>As>Cd,Zn、Cr和Cu在样品中的浓度最高,且有机肥中含量分别为246.44mg/kg、57.91mg/kg和38.85mg/kg。接下来,分析土壤中的抗生素耐药菌,17种ARGs和I类整合子intI1,取其中检出率高的I类整合子intI1、磺胺类抗性基因sul2、四环素类抗性基因tetL和tetX进行荧光定量PCR检测。结果表明,大田土壤中四环素耐药菌占总菌数百分比的平均值是1.91%,显著低于温室土壤(6.64%,P<0.05),但大田土壤和温室土壤中氨苄西林、磺胺甲恶唑和环丙沙星耐药菌占总菌数的比例均无显著性差异(P>0.05)。大田土壤和温室土壤中磺胺类抗性基因sulI和sul2的检出率均为100%。其它抗性基因,均是温室土壤的检出率高于大田土壤。从ARGs的相对丰度看,温室土壤中抗性基因tetX和I类整合子intI1均显著高于大田土壤(P<0.05),抗性基因tetL则极其显著高于大田土壤(P<0.01)。由此可见,温室壤土中ARGs污染比大田土壤中严重,这可能与温室土壤中有机肥使用量较大有关。此外,分析了抗生素、重金属、ARGs及I类整合子之间的相关性,发现除抗性基因sul2和tetX与某些同族抗生素浓度存在显著相关外,ARGs丰度与非同族抗生素浓度间也存在普遍相关性。重金属Cu和Zn与ARGs有普遍的显著相关性,其余重金属与ARGs间相关性较弱。这可能是环境中抗生素药物及重金属对ARGs丰度共选择的结果,抗生素和重金属是土壤中ARGs丰度增加的重要因素。为进一步研究有机肥施用对菜田土壤中抗生素耐药菌和ARGs的影响,分析4种不同施肥方式(不施肥、常规施肥、单施化肥和单施有机肥)温室土壤的耐药菌和ARGs,结果表明,施有机肥的土壤中(常规施肥土和单施有机肥土)耐药菌的活菌数和耐药菌占总菌数的比例,以及ARGs的绝对丰度和相对丰度均高于CK土壤和单施有机肥土壤1~2个数量级,有机肥施用可能会增加土壤的抗生素抗性。