抗生素和重金屬由于具有防治動物疾病和促進動物生長作用,被廣泛用于規(guī)模化養(yǎng)殖業(yè),導(dǎo)致畜禽糞便成為了抗生素、重金屬和抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的儲存庫。抗生素耐藥性被認為是危害公共健康的全球性熱點問題。ARGs可以通過水平基因轉(zhuǎn)移使致病菌獲得抗性,從而導(dǎo)致抗生素失效,嚴重威脅人類健康。厭氧發(fā)酵是畜禽糞便資源化利用的處理途徑之一,發(fā)酵產(chǎn)物沼液沼渣作為有機肥農(nóng)業(yè)利用增加了ARGs輸入環(huán)境的風(fēng)險。本文用實驗室模擬了畜禽糞便殘留的抗生素、重金屬Zn和Cu,系統(tǒng)研究了ARGs在厭氧發(fā)酵過程和產(chǎn)物中的豐度變化,探討了ARGs與各環(huán)境因子(抗生素、重金屬和環(huán)境質(zhì)量參數(shù))、移動基因元件(mobile gene elements,MGEs)、重金屬抗性基因(heavy metal resistance genes,HMRGs)和微生物群落之間的關(guān)系,旨在深入了解ARGs在重金屬污染豬糞進行厭氧發(fā)酵過程中的遷移擴散特征。并通過實驗室模擬殘留一定濃度Cu的厭氧發(fā)酵體系,研究了添加氧化石墨烯對ARGs的削減效果,分析了氧化石墨烯削減ARGs的主要驅(qū)動力。本文...

【文章頁數(shù)】：126 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究目的與意義
    1.2 文獻綜述
        1.2.1 畜禽糞便中的抗生素抗性基因
        1.2.2 畜禽糞便資源化利用的方式及ARGs的變化
        1.2.3 重金屬與ARGs的關(guān)系
        1.2.4 環(huán)境中重金屬去除的途徑
        1.2.5 ARGs的削減方法
    1.3 研究內(nèi)容與技術(shù)路線
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 技術(shù)路線
第二章 磺胺氯噠嗪鈉對厭氧發(fā)酵過程中沼氣產(chǎn)量和抗生素抗性基因的影響
    2.1 材料與方法
        2.1.1 原材料準備
        2.1.2 試驗設(shè)置
        2.1.3 樣品采集
        2.1.4 化學(xué)性質(zhì)分析
        2.1.5 抗生素的提取和分析
        2.1.6 DNA提取和基因定量qPCR
        2.1.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析
    2.2 結(jié)果與討論
        2.2.1 厭氧發(fā)酵過程中SCPS殘留量的變化
        2.2.2 厭氧發(fā)酵過程中有效態(tài)Zn的變化
        2.2.3 沼氣和甲烷產(chǎn)量的變化
        2.2.4 ARGs,intI1和int I2 的豐度變化
        2.2.5 ARGs與整合子和環(huán)境因子間關(guān)系
    2.3 討論
    2.4 結(jié)論
第三章 鋅對厭氧發(fā)酵過程中產(chǎn)氣量和抗生素抗性基因的影響
    3.1 材料與方法
        3.1.1 試驗材料、裝置和處理設(shè)置
        3.1.2 樣品采集
        3.1.3 化學(xué)指標測定
        3.1.4 DNA提取和基因定量qPCR
        3.1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析
    3.2 結(jié)果與分析
        3.2.1 厭氧發(fā)酵過程中各化學(xué)性質(zhì)的變化
        3.2.2 Zn對沼氣和甲烷產(chǎn)生的影響
        3.2.3 Zn對 ARGs和整合子絕對豐度的影響
        3.2.4 厭氧發(fā)酵前后ARGs和整合子的絕對豐度變化
        3.2.5 ARGs與整合子的共現(xiàn)分析
        3.2.6 ARGs和整合子與環(huán)境參數(shù)的關(guān)系
    3.3 討論
    3.4 結(jié)論
第四章 銅對厭氧發(fā)酵過程中抗生素抗性基因變化的影響
    4.1 材料與方法
        4.1.1 試驗材料與處理
        4.1.2 樣品采集
        4.1.3 化學(xué)指標測定
        4.1.4 DNA提取和基因定量qPCR
        4.1.5 16SrRNA基因測序
        4.1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析
    4.2 結(jié)果與分析
        4.2.1 Cu對厭氧發(fā)酵過程中ARGs的變化
        4.2.2 Cu對厭氧發(fā)酵過程中HMRGs和 MGEs的變化
        4.2.3 細菌群落結(jié)構(gòu)的組成和多樣性
        4.2.4 環(huán)境參數(shù)與細菌群落結(jié)構(gòu)的相關(guān)性
        4.2.5 細菌群落與HMRGs、ARGs、MGEs的共現(xiàn)
    4.3 討論
    4.4 結(jié)論
第五章 氧化石墨烯對銅污染厭氧發(fā)酵過程中抗生素抗性基因豐度的影響
    5.1 材料與方法
        5.1.1 試驗材料與處理
        5.1.2 樣品采集
        5.1.3 化學(xué)指標測定
        5.1.4 DNA提取和基因定量qPCR
        5.1.5 16SrRNA基因測序
        5.1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析
    5.2 結(jié)果與分析
        5.2.1 氧化石墨烯對總HMRGs、ARGs、MGEs的影響
        5.2.2 氧化石墨烯對各類型基因豐度的變化
        5.2.3 細菌群落結(jié)構(gòu)變化特征及其與基因的相關(guān)性
        5.2.4 厭氧發(fā)酵過程中不同因素對ARGs豐度的貢獻
        5.2.5 細菌群落與環(huán)境因子間的相關(guān)性分析
    5.3 討論
    5.4 結(jié)論
第六章 氧化石墨烯對厭氧過程中產(chǎn)甲烷群落結(jié)構(gòu)的影響
    6.1 材料與方法
        6.1.1 試驗材料與設(shè)置
        6.1.2 樣品采集
        6.1.3 化學(xué)指標測定
        6.1.4 DNA提取
        6.1.5 微生物測定
        6.1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析
    6.2 結(jié)果與分析
        6.2.1 厭氧發(fā)酵過程中產(chǎn)甲烷菌微生物的α-多樣性
        6.2.2 厭氧發(fā)酵過程中產(chǎn)甲烷菌微生物的β-多樣性
        6.2.3 產(chǎn)甲烷菌群落的群落組成
        6.2.4 產(chǎn)甲烷菌群落變化的驅(qū)動因子分析
    6.3 討論
    6.4 結(jié)論
第七章 結(jié)論與展望
    7.1 主要結(jié)論
    7.2 研究展望
參考文獻
致謝
個人簡歷



本文編號：3993857