本文關鍵詞：重金屬污染農(nóng)田土壤中抗生素抗性基因與可移動遺傳元件的分布

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【摘要】：目的:描述某重金屬污染農(nóng)田土壤中抗生素抗性基因(Antibiotic Resistance Genes,ARGs)以及參與ARGs水平轉(zhuǎn)移(Horizontal Gene Transfer,HGT)的可移動遺傳元件(Mobile Gene Element,MGE)陽性率及相對豐度的時間、空間分布規(guī)律。在此基礎上嘗試分析重金屬含量與ARGs、MGEs相對豐度之間的相關性。方法:1.按照《土壤環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范》(HJ/T 166-2004),分別于2014年3月、6月、10月和2015年1月在河南省某重金屬污染農(nóng)田土壤中常年主導風向的下風向采集4個時間點的農(nóng)田土壤混合樣。每個時間點采樣根據(jù)距離工廠煙囪的位置由近及遠選擇7塊農(nóng)田土壤,距離分別約為741m、943m、1514m、1617m、1777m、2103m和2556m,分別編號為G1-G7號采樣區(qū)。2.土壤脫腐預處理后試劑盒提取土壤總DNA。普通聚合酶鏈式反應(polymease chain reaction,PCR)檢測ARGs和MGEs共計19種。其中4種MGEs包括:inti1、inti2、orf513和ISCR2,15種ARGs包括:sul1、sul2、tetA、tetC、tetE、tetM、tetQ、tetW、CTX-M-1、bla-TEM、SHV、strA、qnr A、qnrB和qnrS。3.實時熒光定量PCR技術(Real-time fluorescence quantitative PCR,qPCR)對目的基因inti1、sul1、sul2、tetA、tetM、tetW定量檢測。4.使用SPSS 21.0進行數(shù)據(jù)分析。Fisher精確概率法分析不同時間點不同距離土樣上ARGs與MGEs陽性率的差異。Kolmogorov-Smirnov檢驗基因相對豐度所有數(shù)據(jù)的正態(tài)性,Kruskal-Wallis H多組秩和檢驗、兩相關樣本非參數(shù)檢驗、Wilcoxon符號秩和檢驗分析不同時間點不同距離采樣區(qū)上ARGs與MGEs相對豐度的差異。Spearman相關性分析了解各基因間、基因與重金屬之間的相關關系。檢驗水準α=0.05。結果:1.普通PCR共檢測出8種ARGs、3種MGEs。8種ARGs的陽性率分別是sul2(22/28,78.6%)、tetC(22/28,78.6%)、bla-TEM(18/28,64.3%)、sul1(15/28,53.6%)、tetA(11/28,39.3%)、strA(9/28,32.2%)、tetM(6/28,21.4%)和tetw(3/28,10.7%)。3種mges的陽性率分別是inti1(18/28,64.3%)、inti2(3/28,10.7%)和iscr2(7/28,25.0%)。測序序列上傳genbank,序列號分別為:kt625466,kt625467,kt625472,kt625465,ku940035,ku940037,kt625468,kt625470,kt625469,ku940036,kt625471。2.每個采樣區(qū)上4個采樣時間點間總基因陽性率差異均無統(tǒng)計學意義(p0.05);但在3月不同距離土樣間總基因陽性率差異有統(tǒng)計學意義(p0.05);單個基因不同距離采樣區(qū)的陽性率差異均無統(tǒng)計學意義(p0.05);抗生素抗性基因sul2、tetc、bla-tem和可移動遺傳元件inti14個時間點間陽性率差異有統(tǒng)計學意義(p0.05);同一采樣時間點上各基因間的陽性率差異均有統(tǒng)計學意義(p0.05);g2、g6采樣區(qū)上各基因間的陽性率差異有統(tǒng)計學意義(p0.05)。3.3月、6月不同距離土樣中總基因相對豐度差異有統(tǒng)計學意義(p0.05);g3、g4、g5采樣區(qū)4個時間點間總基因相對豐度差異有統(tǒng)計學差異(p0.05);單個基因在不同距離土樣上相對豐度差異均無統(tǒng)計學意義(p0.05);可移動遺傳元件inti1在4個采樣時間點間的相對豐度差異有統(tǒng)計學意義(p0.05);g2采樣區(qū)不同基因間相對豐度差異有統(tǒng)計學意義(p0.05);10月、1月單個基因間的相對豐度差異有統(tǒng)計學意義(p0.05)。4.inti1與總基因相對豐度之間存在正相關,相關系數(shù)為0.644,總sul與總tet相對豐度相關系數(shù)為0.743,sul1與tetm、teta、tetw相對豐度存在相關,相關系數(shù)分別為0.711,0.519,0.535,sul2與tetm、teta相對豐度相關系數(shù)分別為0.480,0.411;tetm與tetw相對豐度之間相關系數(shù)為0.742,sul1與sul2相對豐度相關系數(shù)為0.386。所有相關均有p0.05。5.sul1相對豐度與重金屬砷、鎘、鋅、銅含量之間的相關系數(shù)在0.162~0.516之間,四環(huán)素類抗性基因tetw相對豐度與銅含量相關系數(shù)為0.375,基因總豐度與as含量顯著相關系數(shù)為0.375。所有相關均p0.05。結論:1.該工廠附近農(nóng)田土壤中可見一定類型的args及mges分布(常見sul2、tetc、bla-tem和inti1),其分布存在時間差異,但在不同距離土樣中分布相對穩(wěn)定。2.該地土壤中磺胺類抗性基因和四環(huán)素類抗性基因、inti1與總基因的分布具有一定一致性(r0.644)。3.該地土壤中ARGs及MGEs基因總相對豐度可能受土壤As含量影響;磺胺類抗性基因sul1相對豐度可能受土壤砷、鎘、鋅、銅含量影響;四環(huán)素類抗性基因tetW相對豐度可能受土壤銅含量影響。
【關鍵詞】：農(nóng)田土壤 重金屬 抗生素抗性基因 可移動遺傳元件 水平基因轉(zhuǎn)移
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X53
【目錄】：

• 摘要4-7
• Abstract7-13
• 中英文對照表13-14
• 1 引言14-16
• 2 材料與方法16-23
• 2.1 土壤樣品采集16-17
• 2.2 試劑和儀器17
• 2.3 主要試劑配制17-18
• 2.4 實驗方法18-23
• 2.4.1 土壤總DNA提取18-19
• 2.4.2 土壤樣品中ARGs和MGEs定性檢測19-21
• 2.4.3 土壤樣品中ARGs和MGEs Real-time PCR測定21-22
• 2.4.4 統(tǒng)計分析22-23
• 3 結果23-46
• 3.1 重金屬污染農(nóng)田土壤中ARGs與MGEs分布23-27
• 3.1.1 重金屬污染農(nóng)田土壤中ARGs與MGEs陽性率23-24
• 3.1.2 重金屬污染農(nóng)田土壤中ARGs與MGEs陽性率比較24-27
• 3.2 重金屬污染農(nóng)田土壤中ARGs與MGEs的相對豐度27-41
• 3.2.1 不同距離采樣區(qū)農(nóng)田土壤中inti1、sul1、sul2、tetA、tetM、tetW相對豐度的比較28-33
• 3.2.2 不同時間點農(nóng)田土壤中inti1、sul1、sul2、tetA、tetM、tetW相對豐度的比較33-41
• 3.3 重金屬污染農(nóng)田土壤中ARGs與MGEs相對豐度之間相關性分析41-42
• 3.4 重金屬污染農(nóng)田土壤中ARGs、MGEs豐度與重金屬相關性分析42-46
• 4 討論46-52
• 4.1 重金屬污染農(nóng)田土壤中不同類型ARGs與MGEs的分布46-48
• 4.1.1 重金屬污染農(nóng)田土壤中不同類型ARGs的分布47-48
• 4.1.2 重金屬污染農(nóng)田土壤中不同類型MGEs的分布48
• 4.2 重金屬污染農(nóng)田土壤中不同類型ARGs與MGEs相對豐度的分布48-50
• 4.2.1 重金屬污染農(nóng)田土壤中不同類型ARGs相對豐度的分布48-50
• 4.2.2 重金屬污染農(nóng)田土壤中inti1相對豐度的分布50
• 4.3 重金屬與環(huán)境中ARGs、MGEs相關關系50-52
• 5 結論52-53
• 參考文獻53-57
• 綜述57-70
• 參考文獻64-70
• 個人簡歷 在校期間發(fā)表學術論文與研究成果70-71
• 致謝71

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1 張瑩;渤海中部浮游植物與環(huán)境因子的空間關系及季節(jié)差異分析[D];中國科學院煙臺海岸帶研究所;2016年

2 劉佳;重金屬污染農(nóng)田土壤中抗生素抗性基因與可移動遺傳元件的分布[D];鄭州大學;2016年

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本文編號：1077566