抗生素和鋅脅迫下微塑料生物膜抗性基因和細菌群落演化特征及關(guān)聯(lián)性
發(fā)布時間:2021-01-31 08:30
微塑料及抗性基因?qū)λh(huán)境的污染是全球關(guān)注的熱點,微塑料特異性的表面結(jié)構(gòu),可能成為潛在致病菌和抗性基因傳播的潛在匯,抗生素和金屬的脅迫作用可能會加劇抗性基因的傳播。本研究利用水-沉積物微宇宙模擬系統(tǒng)研究兩種常見抗生素磺胺甲惡唑(SMX)和四環(huán)素以及金屬鋅(Zn)在低、中、高脅迫水平作用下,水環(huán)境中兩種常檢出微塑料聚乙烯(PE)和聚苯乙烯(PS)的生物膜上相應(yīng)抗生素抗性基因(ARGs)、金屬抗性基因(MRGs)和細菌群落的演化特征及其關(guān)聯(lián)性,從而探明微塑料對抗性基因傳播的潛在影響。研究主要結(jié)果和結(jié)論如下:(1)利用16S rRNA高通量測序研究抗生素和金屬脅迫下,微塑料生物膜上細菌群落變化特征及其與天然基體(石英砂)的差異性,結(jié)果表明:微塑料生物膜細菌群落多樣性高于天然基體但兩者無顯著性差異,在變形桿菌門、厚壁菌門和Parcubacteria上微塑料生物膜和天然基體生物膜存在顯著性的差異?股睾徒饘賳为毣蚵(lián)合處理下微塑料生物膜細菌群落結(jié)構(gòu)存在極為顯著差異(R2=0.730,p<0.01),而細菌群落隨時間變化則無顯著差異(R2=0.124...
【文章來源】:合肥工業(yè)大學安徽省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:78 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
實驗1:多重選擇壓力因子對微塑料生物膜的ARGs和MRGs的影響
合肥工業(yè)大學碩士學位論文12圖2.2實驗2:磺胺甲惡唑?qū)E和PS微塑料生物膜ARGs的影響。Fig2.2experiment2:EffectsofSMXonARGsofthePEandPSbiofilm.2.2.3抗生素分析實驗一共檢測了兩種抗生素(SMX和TC),抗生素測定方法主要參照Liu等[83]的方法,從水-沉積物系統(tǒng)的水相部分取適量水樣,將水樣用0.75μm玻璃纖維濾膜(Whatman,UK)過濾去除雜質(zhì)的影響,過濾后的水樣裝入樣品瓶中用超純水稀釋。使用H2SO4(30%,V/V)將水樣的pH值調(diào)為3,再向水樣中加入0.2gNa2EDTA,用以消除Ca2+和Mg2+的干擾。最后向每個樣品中加入抗生素內(nèi)標物混合液使其最終1mL體積中濃度為50μg/L,所有水樣一式三份。水樣中抗生素富集通過OasisHydrophile-LipophileBalance(HLB)小柱(200mg,6mL,Waters,US),首先分別用5mL甲醇和5mL超純水活化OasisHLB固相萃取柱,活化后開始上樣,控制上樣速度在5-10mL/min。上樣完成后,再用5mL超純水淋洗OasisHLB固相萃取柱去除雜質(zhì),再用負壓抽干小柱約10min,重復使用3mL甲醇/丙酮溶液(85:15,V/V)將抗生素洗脫出,在氮氣條件下干燥洗脫液。含有抗生素的萃取物再用1mL乙腈/0.1%甲酸水混合溶液(5:95,V/V)復溶,渦旋混合、超聲。最后,過0.22μmPTFE濾頭于進樣瓶中,置于-20°C保存待測。預處理的樣品采用Agilent1290液相色譜儀串聯(lián)Agilent6460三重四極桿質(zhì)譜儀(RRLC-MS/MS)對抗生素進行定量分析。儀器檢測過程中所使用的色譜柱為AgilentZorbaxEclipseplus-C18柱(RRHD,100×2.1mm,1.8μm),柱溫為35°C。流動相是含有0.1%甲酸的超純水(流動相A)和乙腈(流動相B),流速設(shè)置為0.3mL/min,進樣的體積為10μL。系統(tǒng)梯度洗脫程序設(shè)置為:流動相B的初始比例為5%,保持1min,在2min內(nèi)線性增加到20%,用1.5min從20%增?
第三章微塑料生物膜細菌群落豐度與多樣性21圖3.1微塑料(PE)和天然基體生物膜細菌群落結(jié)構(gòu)比較。(a)細菌群落在門水平上的分布,(b)Wilcox秩和檢驗(Wilcoxonrank-sumtest)對細菌群落top15物種進行差異分析(*p<0.05,**p<0.01)Fig3.1ComparisonofbacterialcommunitystructurebetweenMP(PE)andNSbiofilms.(a)distributionofbacteriaphyla,(b)Wilcoxonrank-sumtestwasusedtocomparethetop15speciesofbacteriaphyla(*p<0.05,**p<0.01).為了進一步了解微塑料和天然基體生物膜中“核心”群落成員,進行了生物標志物分析。LEfSe采用非參數(shù)因子克魯斯卡爾—沃利斯秩和驗檢(non-parametricfactorialKruskal-Wallis(KW)sum-ranktest)檢測具有顯著物種豐度差異特征,并找到與豐度有顯著性差異的類群,最后采用線性判別分析(LDA)來估算每個物種豐度對差異效果影響的大小,本節(jié)中LDA的閾值設(shè)為3.5。如圖3.2所示,在門水平,厚壁菌門(Firmicutes)和Parcubacteria分別為微塑料生物膜和天然基體生物膜的生物標志物,其中厚壁菌門(Firmicutes)常被認為是抗生素的主要生產(chǎn)NS
【參考文獻】:
期刊論文
[1]抗生素的水體賦存、毒性及風險[J]. 劉曉暉,王煒亮,國曉春,盧少勇. 給水排水. 2015(12)
博士論文
[1]長江口濱岸水環(huán)境中抗生素抗性基因的賦存特征[D]. 郭行磐.華東師范大學 2019
碩士論文
[1]太湖水體中微塑料與抗生素的時空分布及其對羅非魚的聯(lián)合效應(yīng)研究[D]. 張閃閃.江南大學 2019
[2]冬季太湖兩類抗生素抗性基因分布特征[D]. 薛校風.南京師范大學 2019
本文編號:3010533
【文章來源】:合肥工業(yè)大學安徽省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:78 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
實驗1:多重選擇壓力因子對微塑料生物膜的ARGs和MRGs的影響
合肥工業(yè)大學碩士學位論文12圖2.2實驗2:磺胺甲惡唑?qū)E和PS微塑料生物膜ARGs的影響。Fig2.2experiment2:EffectsofSMXonARGsofthePEandPSbiofilm.2.2.3抗生素分析實驗一共檢測了兩種抗生素(SMX和TC),抗生素測定方法主要參照Liu等[83]的方法,從水-沉積物系統(tǒng)的水相部分取適量水樣,將水樣用0.75μm玻璃纖維濾膜(Whatman,UK)過濾去除雜質(zhì)的影響,過濾后的水樣裝入樣品瓶中用超純水稀釋。使用H2SO4(30%,V/V)將水樣的pH值調(diào)為3,再向水樣中加入0.2gNa2EDTA,用以消除Ca2+和Mg2+的干擾。最后向每個樣品中加入抗生素內(nèi)標物混合液使其最終1mL體積中濃度為50μg/L,所有水樣一式三份。水樣中抗生素富集通過OasisHydrophile-LipophileBalance(HLB)小柱(200mg,6mL,Waters,US),首先分別用5mL甲醇和5mL超純水活化OasisHLB固相萃取柱,活化后開始上樣,控制上樣速度在5-10mL/min。上樣完成后,再用5mL超純水淋洗OasisHLB固相萃取柱去除雜質(zhì),再用負壓抽干小柱約10min,重復使用3mL甲醇/丙酮溶液(85:15,V/V)將抗生素洗脫出,在氮氣條件下干燥洗脫液。含有抗生素的萃取物再用1mL乙腈/0.1%甲酸水混合溶液(5:95,V/V)復溶,渦旋混合、超聲。最后,過0.22μmPTFE濾頭于進樣瓶中,置于-20°C保存待測。預處理的樣品采用Agilent1290液相色譜儀串聯(lián)Agilent6460三重四極桿質(zhì)譜儀(RRLC-MS/MS)對抗生素進行定量分析。儀器檢測過程中所使用的色譜柱為AgilentZorbaxEclipseplus-C18柱(RRHD,100×2.1mm,1.8μm),柱溫為35°C。流動相是含有0.1%甲酸的超純水(流動相A)和乙腈(流動相B),流速設(shè)置為0.3mL/min,進樣的體積為10μL。系統(tǒng)梯度洗脫程序設(shè)置為:流動相B的初始比例為5%,保持1min,在2min內(nèi)線性增加到20%,用1.5min從20%增?
第三章微塑料生物膜細菌群落豐度與多樣性21圖3.1微塑料(PE)和天然基體生物膜細菌群落結(jié)構(gòu)比較。(a)細菌群落在門水平上的分布,(b)Wilcox秩和檢驗(Wilcoxonrank-sumtest)對細菌群落top15物種進行差異分析(*p<0.05,**p<0.01)Fig3.1ComparisonofbacterialcommunitystructurebetweenMP(PE)andNSbiofilms.(a)distributionofbacteriaphyla,(b)Wilcoxonrank-sumtestwasusedtocomparethetop15speciesofbacteriaphyla(*p<0.05,**p<0.01).為了進一步了解微塑料和天然基體生物膜中“核心”群落成員,進行了生物標志物分析。LEfSe采用非參數(shù)因子克魯斯卡爾—沃利斯秩和驗檢(non-parametricfactorialKruskal-Wallis(KW)sum-ranktest)檢測具有顯著物種豐度差異特征,并找到與豐度有顯著性差異的類群,最后采用線性判別分析(LDA)來估算每個物種豐度對差異效果影響的大小,本節(jié)中LDA的閾值設(shè)為3.5。如圖3.2所示,在門水平,厚壁菌門(Firmicutes)和Parcubacteria分別為微塑料生物膜和天然基體生物膜的生物標志物,其中厚壁菌門(Firmicutes)常被認為是抗生素的主要生產(chǎn)NS
【參考文獻】:
期刊論文
[1]抗生素的水體賦存、毒性及風險[J]. 劉曉暉,王煒亮,國曉春,盧少勇. 給水排水. 2015(12)
博士論文
[1]長江口濱岸水環(huán)境中抗生素抗性基因的賦存特征[D]. 郭行磐.華東師范大學 2019
碩士論文
[1]太湖水體中微塑料與抗生素的時空分布及其對羅非魚的聯(lián)合效應(yīng)研究[D]. 張閃閃.江南大學 2019
[2]冬季太湖兩類抗生素抗性基因分布特征[D]. 薛校風.南京師范大學 2019
本文編號:3010533
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