粪肥施用设施菜地土壤中抗生素抗性基因迁移及机理研究

Antibiotic resistance genes (ARGs) have become major global public health issues, which are increasingly regarded as emerging environmental contaminants. More and more antibiotic in livestock breeding could accelerate ARGs produce and spread. ARGs were transferred into environment through waste disposal processes such as manure application to soil. China has the biggest greenhouse vegetable area in the world. Large amount of manure application with long history is one of dangerous factors during greenhouse vegetable producing. The purpose of this study is to investigate the occurrence and dissemination of ARGs in soil, resistance and ARGs of Salmonella in vegetable greenhouse soil after manure application. The study can reveal the transport process of ARGs from manure to soil in vegetable greenhouse, the role of microbial community and antibiotics during the transport of ARGs, and the horizontal transfer mechanism of ARGs between different species, which could assess the risk of manure application from the perspective of ARGs, and provide scientific support for manure application safely and protection of environment.

抗生素抗性基因（Antibiotic resistance genes，ARGs）在全球范围内的传播逐渐被作为一类新型环境污染物而引起国际上的广泛关注。畜禽养殖业中抗生素的大量使用促进了 ARGs的产生和传播扩散。畜禽粪便施到农田土壤，可增加ARGs从动物源到环境的输入。我国是世界上设施蔬菜种植面积最大的国家，长期大量施用畜禽粪便己成为设施蔬菜生产中重要的不安全因素。本项目拟选择具有典型代表性的养殖场和设施蔬菜生产基地为研究地点，以设施菜地土壤中ARGs和致病菌沙门氏菌的抗药性及其携带的ARGs为主要研究对象，研究它们从畜禽粪便向设施蔬菜土壤中的污染迁移过程，明确土壤中微生物群落及抗生素在ARGs扩散迁移中的作用，探明粪肥施用后设施菜地土壤沙门氏菌中ARGs的水平迁移机制，从ARGs的角度评估土壤中粪肥施用的安全性，为指导设施菜地中合理使用粪肥、有效防止环境污染提供科学依据。

抗生素抗性基因（Antibiotic Resistance Genes，ARGs）在全球范围内的传播逐渐被作为一类新型环境污染物而引起国际上的广泛关注。畜禽养殖业中抗生素的大量使用促进了 ARGs的产生和传播扩散。畜禽粪便施到农田土壤，可增加ARGs从动物源到环境的输入。我国是世界上设施蔬菜种植面积最大的国家，长期大量施用畜禽粪便己成为设施蔬菜生产中重要的不安全因素。本项目选择具有典型代表性设施蔬菜生产地为研究地点进行研究，结果发现：1）施用猪粪、鸡粪和牛粪均显著增加土壤中ARGs。粪肥施用后，ARGs随时间的变化规律分为三种类型：a.0~7天迅速减少，以后维持在相对稳定的水平，涉及的基因有：blaTEM、cmlA、sul2和tetL；b.施入粪肥后一直在增加，涉及的基因有：strA和tetG；c.在猪粪施用的土壤中开始有一个增加的阶段，然后降低。在牛粪和鸡粪中没有明显的趋势，涉及的基因有：aadA2、strB、sul1、tetA和tetC。土壤中各影响因子对ARGs变化的贡献率分别为：intI基因14.63%、抗生素8.01%、土壤细菌7.08%。2）施用猪粪和鸡粪的菜地中，菌肥施用降低了土壤中ARGs。施用牛粪的菜地中，施用威百亩降低了土壤中ARGs。3）设施菜地中，地点对土壤中ARGs、细菌群落和微生物功能多样性的影响大于栽培年限积累的影响。Cr是ARGs最主要的影响因子，Ni和pH是土壤细菌群落的主要影响因子，Cd、Cr、Ni、Zn和OM是土壤微生物功能多样性的主要影响因子。4）所有沙门氏菌株均具有3重及以上耐药，质粒分属4个不相容群（FIIs、N、I1、HI2）。沙门氏菌对氨苄西林、头孢他啶、头孢西丁、头孢噻肟、头孢唑林、氨苄西林/舒巴坦、氯霉素、复方新诺明、四环素的耐药性经过接合转移到大肠杆菌中，其耐药性的转移源于其携带的ARGs的水平转移。本研究从ARGs的角度评估土壤中粪肥施用的安全性，为指导设施菜地中合理使用粪肥、有效防止环境污染提供科学依据。