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文献解读 | 废水处理过程中抗生素耐药基因和多重耐药菌的出现

简介:

 

污水处理厂受到各种各样的污染物影响,是抗生素抗性基因(ARG)的潜在储存库,有利于通过水平基因转移培养耐多药细菌(MRB)。基于Nanopore的ARG和细菌群落分析表明ARG积累有利于MRB的产生。

 

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英文标题:Occurrence of antibiotic resistance genes and multidrug-resistant bacteria during wastewater treatment processes

中文标题:废水处理过程中抗生素耐药基因和多重耐药菌的出现

发表期刊:Science of The Total Environment

影响因子:7.963

发表时间:2021年12月13日

 

技术路线:

 

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1. 菌群结构分析

 

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从宏基因组数据集中检索的全长16S分析,α多样性随着废水处理步骤的进行而降低,厌氧消化具有明显的β多样性,DS1和DS2的菌群与其他样本不同,没有表现出季节性分离。

 

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共鉴定出12个门和251个属,变形杆菌和拟杆菌在除AD外的样本都表现高丰度,而亚硝化单胞菌属和亚硝化螺旋体在需氧过程中很普遍,泄殖腔单胞菌在DS样本中有显着优势。

 

2. 抗生素抗性分析

 

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随着时间的推移总ARG丰度减少,所有WWTP过程中最普遍的ARG与氨基糖苷类、β内酰胺类和大环内酯类有关。鉴定出9个核心ARGs,如erm(B)、sul1和aadA2。一部分ARGs(如catS、blaOXA-415等)仅存在于IW样本(亚型36、68)和RS样本(亚型13、35)中。

 

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在所有亚型中,sul1和sul2在所有过程中表现出明显优势,其拷贝数在整个过程中急剧增加。通常与I类整合子相关的sul1和sul2出现在结合质粒和复合转座子中,许多耐抗生素病原体的染色体中都含有sul。

 

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通过实时定量PCR检测到几乎所有目标ARG,测试样本对11类主要抗生素存在抗性,验证了废水、污泥是ARG的主要贡献者。在整个过程中保留了某些赋予β-内酰胺、MLS-b和氨基糖苷类抗性的ARG。

 

3. 可培养的抗生素抗性菌

 

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总可培养数因样品而异,但在初始筛选期间IW和DS中观察到可培养ARB明显减少(约100倍),因细菌不适应这些废水处理阶段的独特厌氧条件。与两个初始过程(IW和RS)相比,AS和MS过程之后的有氧适应期可能会增加ARB和MRB的丰度。测试两个AS样品离心后的上清液无可培养的ARB,表明AS过程有效去除了ARB。

 

小结:

 

肠球菌和金杆菌属是所有WWTP过程中主要的可培养MRB,对ARGs和可培养MRB的相对丰度及其基因组信息的研究表明,存在通过ARGs的HGT产生MRB的明显趋势。

 

参考文献:

Kang M, et al., Occurrence of antibiotic resistance genes and multidrug-resistant bacteria during wastewater treatment processes. Science of The Total Environment. 2021.

 

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