糞源抗生素抗性在土壤—蔬菜中的傳播機制研究

《糞源抗生素抗性在土壤—蔬菜中的傳播機制研究》是依託河南師範大學，由張昊擔任項目負責人的聯合基金項目。

基本介紹

• 中文名：糞源抗生素抗性在土壤—蔬菜中的傳播機制研究
• 項目類別：聯合基金項目
• 項目負責人：張昊
• 依託單位：河南師範大學

項目摘要

畜牧養殖業中抗生素的長期濫用，可誘導動物體內抗生素抗性基因（ARGs）的產生，並隨著糞便排泄及糞肥施用進入養殖區域和農田土壤，由此引發的環境中抗性基因污染和傳播問題已經引起人們的普遍關注。本研究採用盆栽試驗方法，分別在抗生素暴露、抗性菌暴露的條件下模擬蔬菜種植過程。通過高通量測序、培養計數分析蔬菜內生細菌菌群及可培養多抗性內生細菌菌群的群落變化，探討污染物暴露與蔬菜內生細菌抗性產生之間的相關性。通過對土壤中的抗性細菌在蔬菜內部的定植檢測，說明由抗性細菌介導的抗性轉移途徑。進一步利用定量PCR技術研究蔬菜內生菌中抗生素抗性基因的豐度變化，結合對可移動基因元件的檢測，確定由其介導的基因水平轉移途徑。最終闡明環境中的抗生素抗性由土壤向蔬菜傳播的機制問題。

結題摘要

養殖業中抗生素的廣泛使用，會導致抗生素殘留、耐藥細菌、耐藥基因伴隨動物糞便排出以及糞肥施用進入農田土壤。尤其耐藥基因由於具有水平轉移和難生物降解的特點，可以在環境中持續留存，進而導致細菌多重耐藥性甚至“超級細菌”的出現，由此引發的環境中抗生素耐藥性的傳播和擴散問題引起人們的廣泛關注。而伴隨畜禽糞便進入農田的耐藥細菌、耐藥基因能否通過土壤進入植物通過食物鏈傳播？相關研究還少有報導。本研究調查了畜禽糞便和施肥土壤中抗生素的污染情況，追蹤了自然堆肥過程中抗生素耐藥性的變化，並在抗生素或耐藥菌存在的環境條件下，解析了栽培蔬菜內生系統中細菌耐藥性的改變，闡明環境中的抗生素耐藥性由糞便向土壤和蔬菜傳播的機制。主要研究結果總結如下：1.畜禽糞便和施肥土壤的抗生素殘留及耐藥基因污染所有養殖畜禽糞便及施肥土壤中均存在抗生素殘留，且糞便中的藥物濃度高於土壤樣品。功能基因晶片檢測顯示，土壤中耐藥基因數量、種類多於糞便樣品，但糞便中耐藥基因豐度高於土壤，說明施肥可以促進土壤中耐藥基因增加。2.簡單堆肥過程中抗生素耐藥性的變化自然條件下雞糞、豬糞簡單堆肥後，糞肥中藥物濃度下降，但可培養多重耐藥細菌比例上升。雖然多數耐藥基因豐度降低，但個別基因水平卻比初始階段有所增加。3.抗生素暴露對蔬菜內生細菌耐藥性的影響在四環素、頭孢氨苄、磺胺甲惡唑分別以50%和MIC值水平的暴露劑量下栽種小白菜。隨著植株中抗生素的積累，耐藥內生細菌的比例從0.23%、3.77%和1.26%增加到0.70-1.23%、6.41-8.29%和6.00-7.43%。與暴露藥物相對應的耐藥基因tetX、blaCTX、sul1和sul2存在於蔬菜內生系統中，其豐度隨著抗生素暴露劑量的增加而增加。4.糞源多重耐藥細菌對蔬菜內生系統抗生素耐藥性的影響在添加糞源多重耐藥菌、雞糞或有機肥的土壤中栽種蔬菜，蔬菜內生系統中多重耐藥細菌豐度上升1-2個數量級，耐藥基因豐度同時增加。群落研究發現，Pseudomonas和Alcaligenes可能是能夠從土壤進入植株定植的類群，存在從糞便-土壤-蔬菜傳播耐藥性的風險。