【摘要】：抗生素的大量使用已經(jīng)造成了抗生素向環(huán)境的持續(xù)排放。排放到環(huán)境中的抗生素促進(jìn)了抗性細(xì)菌(Antibiotic resistance bacteria,ARB)和抗性基因(Antibioticresistance genes,ARGs)的大量傳播,危害人類身體健康。在污水處理廠中,抗生素僅部分被去除,并且在生物降解抗生素的過程中產(chǎn)生的ARGs會(huì)進(jìn)一步釋放到環(huán)境中。氯霉素(Chloramphenicol,CAP)是一種廣泛被使用的廣譜抗生素,但它對(duì)人類有致癌和致畸作用。由于硝基和氯取代基的生物毒性,CAP很難被傳統(tǒng)的生物廢水處理過程降解。BES (Bioelectrochemical system,BES)作為一種有效的處理手段,可以利用生物陰極還原來促進(jìn)氯取代基的去除,并將硝基轉(zhuǎn)化為氨取代基,從而降低了 CAP的生物毒性,增加其生物降解性。BES的操作條件對(duì)ARB和ARGs的出現(xiàn)和豐度都會(huì)有潛在的影響。因此研究BES中ARB和ARGs的的歸趨是非常重要的。ARGs的轉(zhuǎn)移機(jī)制主要有兩種方式:垂直轉(zhuǎn)移和水平轉(zhuǎn)移。但在BES處理CAP過程中ARGs的轉(zhuǎn)移機(jī)制仍未可知。在本研究中,構(gòu)建了 BES反應(yīng)器來處理CAP廢水,考察了 BES去除CAP的能力,同時(shí)確定了 BES中的ARGs的歸趨�；谖⑸锶郝�(Illunima Hiseq測(cè)序結(jié)果),整合子(Class 1integronintegrase encoding gene,intI1)的豐度(實(shí)時(shí)熒光定量PCR結(jié)果)和ARGs的相關(guān)性分析結(jié)果確定了宿主菌變化和水平轉(zhuǎn)移對(duì)ARGs變化的貢獻(xiàn),揭示了 ARGs轉(zhuǎn)移機(jī)制。本研究的主要內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)本研究考察了 BES對(duì)CAP的去除效果,明確了 CAP的降解路徑,并確定了在降解 CAP 過程中 CAP 抗性細(xì)菌(Chloramphenicol resistance bacteria,CRB)和 CAP 抗性基因(Chloramphenicol resistance genes,CRGs)的歸趨。CAP初始濃度和陰極電勢(shì)都會(huì)影響B(tài)ES中CAP的去除。較低電勢(shì)下(-1.25 V)沒有CAP抗性的細(xì)菌活性會(huì)受到抑制,CRB被富集。在較高陰極電勢(shì)下(-0.5 V)CRGs的表達(dá)被誘導(dǎo)。在中間的陰極電勢(shì)下(-1 V) CAP可以脫氯降解,并且CRB豐度及CRGs的表達(dá)得到緩解,因此該條件可以緩和BES處理抗生素過程中產(chǎn)生ARGs污染。(2)在上述研究的基礎(chǔ)上,基于微生物群落,intI1基因豐度和ARGs的相關(guān)性分析結(jié)果確定了 ARGs的變化及轉(zhuǎn)移機(jī)制。不同鹽度和不同電勢(shì)下ARGs(除了sul1基因)變化的主要原因是宿主菌變化,而不是水平轉(zhuǎn)移,說明ARGs傳播主要通過垂直轉(zhuǎn)移傳播的。但在不同溫度下ARGs宿主菌變化和水平轉(zhuǎn)移共同導(dǎo)致了 ARGs的變化。不同條件下CAP降解不同,并且改變的微生物群落是導(dǎo)致CAP去除率差異的重要原因。(3)構(gòu)建了電強(qiáng)化厭氧處理系統(tǒng),考察了系統(tǒng)中CAP的去除規(guī)律,明晰了CAP去除過程中ARGs的歸趨及其轉(zhuǎn)移機(jī)制。并進(jìn)一步借助微生物群落結(jié)構(gòu)(Illunima測(cè)序分析)和ARGs的相關(guān)性分析確定了抗生素抗性對(duì)代謝細(xì)菌、代謝基因的影響。結(jié)果證實(shí)水平轉(zhuǎn)移不是ARGs變化的主要因素,而微生物群落是ARGs (除了sul1基因)變化的主要原因。因此微生物群落改變使ARGs發(fā)生改變,從而影響代謝細(xì)菌豐度,改變了生物電強(qiáng)化厭氧系統(tǒng)性能。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X703
【圖文】：

．２．１抗性基因作用機(jī)制逡逑微生物對(duì)抗生素的抗性機(jī)制與抗生素的作用機(jī)制是對(duì)應(yīng)的，一般通過以下實(shí)現(xiàn)：減緩細(xì)胞攝取抗生素；主動(dòng)外排；核糖體靶點(diǎn)修飾；通過功能酶的修用，使抗生素失活，具體機(jī)制見圖１－１所示［７（）］。逡逑

邐＾

本文編號(hào)：2793070