北江水環(huán)境中抗生素抗性基因污染分析.pdf

1、近年來(lái)，抗生素在人類醫(yī)療以及養(yǎng)殖業(yè)方面濫用情況越發(fā)嚴(yán)重，越來(lái)越多的抗生素進(jìn)入環(huán)境已成為不爭(zhēng)的事實(shí)。環(huán)境中抗生素的存在除了導(dǎo)致化學(xué)藥物污染外，更誘導(dǎo)細(xì)菌產(chǎn)生的抗生素抗性基因(Antibiotic Resistance Genes，ARGs)污染，并由此可能引發(fā)的生態(tài)問(wèn)題亦令人關(guān)注。因?yàn)榭股卦诃h(huán)境中濃度的增長(zhǎng)所帶來(lái)的抗生素選擇性壓力的加大，將加速抗生素耐藥性細(xì)菌以及ARGs在環(huán)境中的出現(xiàn)和傳播。同時(shí)，也增加了人類致病菌獲得ARGs、對(duì)抗生

2、素產(chǎn)生抗性的幾率。因此，ARGs的存在及傳播將嚴(yán)重威脅人類的健康。
　　 當(dāng)ARGs存在于基因轉(zhuǎn)移單位時(shí)，將可以通過(guò)水平基因轉(zhuǎn)移(HorizontalGene Transfer，HGT)在不同的細(xì)菌或細(xì)菌種群中傳播，從而使更多的微生物獲得對(duì)抗生素的抗性；同時(shí)，由于基因轉(zhuǎn)移單位具有自我復(fù)制功能，因此ARG可以一直存在于微生物種群中。進(jìn)入自然水環(huán)境中的ARGs，更可在不同的環(huán)境介質(zhì)中遷移，使得自然環(huán)境成為多種抗生素抗性基因的儲(chǔ)庫(kù)，即

3、，ARGs在環(huán)境中的存在具有“持久性”和“可復(fù)制性”，被認(rèn)為是一種新型的環(huán)境污染物(Emerging pollutants)。
　　 珠三角地區(qū)為抗性素污染的重要地區(qū)。為研究ARGs在該地區(qū)的存在，本研究以北江為主要研究對(duì)象，于2009年12月，沿北江流域一共采集20個(gè)河水樣品，考查磺胺及四環(huán)素抗性基因污染情況。獲得了一些很有意義的研究結(jié)果：
　　 1)通過(guò)含有磺胺二甲嘧啶(280 mg/L)或四環(huán)素(20 mg/L)的

4、抗性培養(yǎng)基，研究北江水樣中帶有耐藥性基因的細(xì)菌存在情況。20個(gè)樣品中，17個(gè)樣品檢出了對(duì)磺胺二甲嘧啶有抗性的細(xì)菌，14個(gè)樣品檢出了對(duì)四環(huán)素有抗性的細(xì)菌。陰性對(duì)照均沒有細(xì)菌生長(zhǎng)，說(shuō)明該方法可用于檢測(cè)水環(huán)境中細(xì)菌耐藥性。耐藥性結(jié)果表明該地區(qū)抗生素抗性細(xì)菌的存在十分普遍，特別下游地區(qū)受耐藥性細(xì)菌影響更加嚴(yán)重。
　　 2)我們比較了兩種水樣DNA提取方法的優(yōu)劣。采用水樣DNA提取試劑盒的提取效率及提取的DNA樣品純度均比使用傳統(tǒng)SDS-

5、CTAB提取法高。我們選用水樣DNA提取試劑盒提取DNA樣品，供后續(xù)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)使用。
　　 3)利用聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)對(duì)北江水樣細(xì)菌DNA研究發(fā)現(xiàn)，本研究使用的2種磺胺類抗性基因(sulⅠ和sulⅡ)在北江水樣DNA的檢出率高達(dá)85％以上；9種四環(huán)素抗性基因中除tetE和tetS之外，編碼排出泵抗性機(jī)制(tetA、tetC、tetE、tetG)、編碼修飾作用位點(diǎn)抗性機(jī)制(tetM、tetO、tetQ)、編碼酶法使抗生素失

6、活抗性機(jī)制(tetX)的抗性基因均有檢出。所有樣品中均含有多種抗生素抗性基因，其中tetA，tetC，tetG和tetO的檢出率超過(guò)了70％；
　　 4)SYBR GreenⅠ實(shí)時(shí)定量PCR方法對(duì)檢出的抗生素抗性基因進(jìn)行定量分析，以ARGs的拷貝數(shù)與16S rDNA的比值代表ARGs占樣品DNA中的豐度。結(jié)果表明，對(duì)于四環(huán)素抗性基因，在所定量的19個(gè)樣品中，tet C和tet A的基因拷貝數(shù)與16S rDNA的比值在0-1.32

7、和0-1.37×10-1范圍內(nèi)，大大高于其他tet基因在樣品中的含量，是主要的tet抗性基因。北江水域中兩種磺胺類抗性基因含量水平分別在0-4.16×10-2及0-7.09×10-3范圍內(nèi)。與美國(guó)科羅拉多州北部河流相比，北江水域的磺胺類抗性基因水平均要高得多，說(shuō)明北江水域受抗生素抗性基因污染更為嚴(yán)重。
　　 5)磺胺類抗生素抗性基因與四環(huán)素類抗生素抗性基因普遍存在于北江水環(huán)境中，但其分布并不一致。研究也發(fā)現(xiàn)，sulⅠ的分布與磺胺