抗生素耐药菌和耐药基因在人工湿地中的环境行为研究

The spread of antibiotic resistance bacteria and antibiotic resistance genes（ARGs） is of increasing global concern as an emerging environmental pollutant due to the abuse of antibiotics in aquaculture, livestock husbandry and clinical care. But the environmental behavior characteristics of antibiotic resistance bacteria and antibiotic resistance genes are poorly understood at the moment. This project choose constructed wetlands as research object, detect and monitor phenotype of antibiotic resistance Escherichia coli and resistance genes in water and matirx of constructed wetlands,study the distribution, migration and transmission of antibiotic resistance bacteria and antibiotic resistance genes in constructed wetlands, discuss effect factors and interaction mechanisms on their environmental behaviors. This study will help to understand the environmental behavior characteristic of antibiotic resistance bacteria and antibiotic resistance genes in the constructed wetlands, develop of technology of constructed wetlands to remove the antibiotic resistance bacteria and resistance genes.

抗生素在养殖业和临床上的不规范使用导致抗生素耐药菌和耐药基因(ARGs)在环境中的肆意散播，使之成为一种新型的环境污染物而备受关注。但有关抗生素耐药菌和耐药基因在环境中的行为特征还缺乏了解。本项目选择处理生活污水的人工湿地为研究对象，通过对人工湿地水体和基质中的耐药大肠杆菌E.coli耐药表型特征和耐药基因的跟踪监测，研究抗生素耐药菌和耐药基因在人工湿地中的分布、迁移和散播规律，以及影响其环境行为的因素和作用机制。该研究对于深入认识抗生素耐药菌和耐药基因在人工湿地中的环境行为特征，开发人工湿地去除抗生素耐药菌和耐药基因的处理工艺具有重要的科学意义。

抗生素的滥用导致抗生素耐药菌和耐药基因在环境中肆意散播，使之成为一种新型环境污染物，对公共健康和生态环境造成潜在威胁。人工湿地近年被广泛应用于水环境修复和污废水处理，然而对人工湿地中抗生素耐药菌和耐药基因的去除机理和环境行为的了解还十分有限，有必要对其开展研究。.本课题从12个不同构型人工湿地中分离2种肠道菌和2种土著菌，检测其对7种常用抗生素的耐药水平，并对其进行耐药基因（sulR和tetR）检测；此外，对耐药菌中的基因转移单元 І型整合子基因（int1）和基因盒进行检测和序列分析，并对基质中的int1基因进行定量检测。结果如下：.（1）大肠杆菌主要对AMP、TE和SXT耐药，肠球菌主要对CAZ和SXT耐药，；葡萄球菌主要对AMP、CAZ和SXT耐药，假单胞菌主要对AMP、C和SXT耐药。肠道菌的耐药率及多重耐药指数MRI均高于土著菌，4种细菌的耐药率及MRI均表现为夏季高于冬季（p < 0.05）。.（2）人工湿地能有效去除污水中70%左右的耐药菌，有效降低了耐药菌进入环境的风险；细菌耐药水平和耐药基因及其组合方式在人工湿地中整体表现为进水＜出水＜基质生物膜；.（3）肠道菌携带int1的比例高于土著菌（p < 0.05），大肠杆菌、肠球菌的int1基因检出率为35.7 %、20.8 %，葡萄球菌和假单胞菌检出率为13.2 %、18.4 %； 其int1上的基因盒均以aadA及dfrA基因家族为主；相关性分析显示，int1检出率与细菌的MRI指数呈显著正相关关系（p < 0.05）；不同细菌间的同种耐药基因均具有99 %以上的相似度，系统发育树显示细菌之间的aadA及dfrA基因具有较高的亲缘性。.（4）湿地基质中int1基因的绝对丰度为1.14×105 ~ 5.66×105 copies•g-1，相对丰度为0.54% ~ 3.68%，由此估算出人工湿地基质生物膜中约有7.3 %的细菌携带有int1基因；夏季int1丰度显著高于冬季（p < 0.05）；而在不同CWs工艺类型之间则表现为：水平潜流 > 表面流 > 下行垂直流。 .本研究查明人工湿地对耐药菌和耐药基因的去除效果和影响因素，以及影响其在人工湿地中分布的因素和水平转移机制。为深入认识抗生素耐药菌和耐药基因在人工湿地中的环境行为特征，控制耐药菌和耐药基因的环境风险提供依据。