生活污水处理系统中整合子-基因盒的分布、迁移和降解

抗生素的滥用导致生活污水等环境水体中存在大量耐药性致病菌以及耐药基因。与其他水体相比，生活污水中微生物丰富度和生物量都非常高，多重耐药菌的产生和传播迅速，已严重威胁生态安全和人体健康。整合子-基因盒系统是细菌多重耐药形成和传播的主要内在机制，其介导的细菌耐药机制已引起广泛关注，目前研究工作主要集中在整合子筛选和耐药机制分析，有关整合子-基因盒在污水处理系统中的分布、迁移和降解机理尚不明确。本项目拟从多重耐药菌株的抗药表型、耐药菌株中整合子-基因盒分子结构分析、环境中整合子与基因盒的定性及定量检测等角度研究整合子-基因盒在不同生活污水处理系统中的分布与降解特征及其潜在迁移途径；并应用实时定量PCR方法检测污水处理单元中整合子与基因盒水平，分析各种现行水处理工艺对整合子和基因盒的去除效率及影响其降解的理化因素，探索有效去除整合子的污水处理工艺。

抗生素的滥用导致生活污水等环境水体中存在大量耐药性致病菌以及耐药基因。与其他水体相比，生活污水中微生物丰富度和生物量都非常高，多重耐药菌的产生和传播迅速，已严重威胁生态安全和人体健康。整合子-基因盒系统是细菌多重耐药形成和传播的主要内在机制，其介导的细菌耐药机制已引起广泛关注，目前研究工作主要集中在整合子筛选和耐药机制分析，有关整合子-基因盒在污水处理系统中的分布、迁移和降解机理尚不明确。. 本项目从多重耐药菌株的抗药表型、耐药菌株中整合子-基因盒分子结构分析、环境中整合子与耐药基因的定性及定量检测等角度研究了整合子-基因盒在生活污水处理系统中的分布与降解特征及其潜在迁移途径；并应用宏基因组学、定量PCR等方法检测污水处理单元中整合子与基因盒水平，分析了现行水处理工艺对整合子和基因盒的去除效率及影响其降解的理化因素，揭示了污水处理系统中整合子-基因盒的环境归趋及其分子生态学机理。. 研究结果表明：（1）污水处理厂是重要的环境耐药基因库，且存在多种可移动遗传元件；（2）I类整合子广泛存在于污水处理厂，主要携带氨基糖苷类耐药基因；（3）活性污泥工艺可通过改变微生物群落结构降低耐药基因丰度；（4）活性污泥的高生物量和生物多样性特征有助于耐药基因通过可移动遗传元件进行水平转移；（5）需进一步关注污水处理厂中携带耐药基因致病菌环境健康问题和有效去除技术。. 本研究的创新点包括：（1）建立了整合子-基因盒分子结构表征和环境丰度定量检测技术、基于高通量测序的耐药基因宏基因组学分析技术；（2）发现生活污水处理系统是重要的环境耐药基因库，且利于环境耐药基因的水平转移；（3）揭示了污水处理系统中耐药基因丰度与菌群结构密切相关，阐明了整合子等可移动遗传元件介导耐药基因水平转移的分子生态学机理。.研究成果发表项目资助SCI论文6篇，申请国家技术发明专利1项，培养硕士研究生5名、博士研究生1名。