【摘要】：抗生素的大量使用已經(jīng)造成了抗生素向環(huán)境的持續(xù)排放。排放到環(huán)境中的抗生素促進了抗性細菌(Antibiotic resistance bacteria,ARB)和抗性基因(Antibioticresistance genes,ARGs)的大量傳播,危害人類身體健康。在污水處理廠中,抗生素僅部分被去除,并且在生物降解抗生素的過程中產(chǎn)生的ARGs會進一步釋放到環(huán)境中。氯霉素(Chloramphenicol,CAP)是一種廣泛被使用的廣譜抗生素,但它對人類有致癌和致畸作用。由于硝基和氯取代基的生物毒性,CAP很難被傳統(tǒng)的生物廢水處理過程降解。BES (Bioelectrochemical system,BES)作為一種有效的處理手段,可以利用生物陰極還原來促進氯取代基的去除,并將硝基轉化為氨取代基,從而降低了 CAP的生物毒性,增加其生物降解性。BES的操作條件對ARB和ARGs的出現(xiàn)和豐度都會有潛在的影響。因此研究BES中ARB和ARGs的的歸趨是非常重要的。ARGs的轉移機制主要有兩種方式:垂直轉移和水平轉移。但在BES處理CAP過程中ARGs的轉移機制仍未可知。在本研究中,構建了 BES反應器來處理CAP廢水,考察了 BES去除CAP的能力,同時確定了 BES中的ARGs的歸趨�；谖⑸锶郝�(Illunima Hiseq測序結果),整合子(Class 1integronintegrase encoding gene,intI1)的豐度(實時熒光定量PCR結果)和ARGs的相關性分析結果確定了宿主菌變化和水平轉移對ARGs變化的貢獻,揭示了 ARGs轉移機制。本研究的主要內(nèi)容和結論如下:(1)本研究考察了 BES對CAP的去除效果,明確了 CAP的降解路徑,并確定了在降解 CAP 過程中 CAP 抗性細菌(Chloramphenicol resistance bacteria,CRB)和 CAP 抗性基因(Chloramphenicol resistance genes,CRGs)的歸趨。CAP初始濃度和陰極電勢都會影響B(tài)ES中CAP的去除。較低電勢下(-1.25 V)沒有CAP抗性的細菌活性會受到抑制,CRB被富集。在較高陰極電勢下(-0.5 V)CRGs的表達被誘導。在中間的陰極電勢下(-1 V) CAP可以脫氯降解,并且CRB豐度及CRGs的表達得到緩解,因此該條件可以緩和BES處理抗生素過程中產(chǎn)生ARGs污染。(2)在上述研究的基礎上,基于微生物群落,intI1基因豐度和ARGs的相關性分析結果確定了 ARGs的變化及轉移機制。不同鹽度和不同電勢下ARGs(除了sul1基因)變化的主要原因是宿主菌變化,而不是水平轉移,說明ARGs傳播主要通過垂直轉移傳播的。但在不同溫度下ARGs宿主菌變化和水平轉移共同導致了 ARGs的變化。不同條件下CAP降解不同,并且改變的微生物群落是導致CAP去除率差異的重要原因。(3)構建了電強化厭氧處理系統(tǒng),考察了系統(tǒng)中CAP的去除規(guī)律,明晰了CAP去除過程中ARGs的歸趨及其轉移機制。并進一步借助微生物群落結構(Illunima測序分析)和ARGs的相關性分析確定了抗生素抗性對代謝細菌、代謝基因的影響。結果證實水平轉移不是ARGs變化的主要因素,而微生物群落是ARGs (除了sul1基因)變化的主要原因。因此微生物群落改變使ARGs發(fā)生改變,從而影響代謝細菌豐度,改變了生物電強化厭氧系統(tǒng)性能。
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X703
【圖文】：

．２．１抗性基因作用機制逡逑微生物對抗生素的抗性機制與抗生素的作用機制是對應的，一般通過以下實現(xiàn)：減緩細胞攝取抗生素；主動外排；核糖體靶點修飾；通過功能酶的修用，使抗生素失活，具體機制見圖１－１所示［７（）］。逡逑

邐＾

本文編號：2793070