本文主要研究内容
作者张然然（2019）在《重金属铜和锌对厌氧发酵过程中抗生素抗性基因影响机制研究》一文中研究指出：抗生素和重金属由于具有防治动物疾病和促进动物生长作用,被广泛用于规模化养殖业,导致畜禽粪便成为了抗生素、重金属和抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的储存库。抗生素耐药性被认为是危害公共健康的全球性热点问题。ARGs可以通过水平基因转移使致病菌获得抗性,从而导致抗生素失效,严重威胁人类健康。厌氧发酵是畜禽粪便资源化利用的处理途径之一,发酵产物沼液沼渣作为有机肥农业利用增加了ARGs输入环境的风险。本文用实验室模拟了畜禽粪便残留的抗生素、重金属Zn和Cu,系统研究了ARGs在厌氧发酵过程和产物中的丰度变化,探讨了ARGs与各环境因子(抗生素、重金属和环境质量参数)、移动基因元件(mobile gene elements,MGEs)、重金属抗性基因(heavy metal resistance genes,HMRGs)和微生物群落之间的关系,旨在深入了解ARGs在重金属污染猪粪进行厌氧发酵过程中的迁移扩散特征。并通过实验室模拟残留一定浓度Cu的厌氧发酵体系,研究了添加氧化石墨烯对ARGs的削减效果,分析了氧化石墨烯削减ARGs的主要驱动力。本文研究的结果为评价重金属污染的厌氧发酵系统中ARGs生态风险及削减其危害提供理论依据。主要的研究结论如下:(1)残留治疗水平磺胺氯哒嗪钠(SCPS)的猪粪进行厌氧发酵,比未残留SCPS提高了累积沼气量1.7倍,而不同浓度Zn与SCPS的反应器中沼气累积量有明显的降低,SL和SH分别降低了22%和65%。残留高浓度Zn和SCPS复合的厌氧发酵体系产气急剧不稳定,还出现产气停滞现象。Zn和SCPS同时残留在发酵系统时,Zn的残留浓度越高,SCPS的降解半衰期越长。不同浓度的Zn与SCPS提高了sul1和sul2绝对丰度在厌氧发酵产物中的富集。冗余分析表明,总的环境参数共解释了ARGs、intI1和intI2变化的67.1%。pH是厌氧发酵过程中ARGs动态变化的主要环境驱动因子。sul1,sul2,sul3和drfA7的丰度变化与SCPS的浓度紧密相关。(2)重金属Zn促进了厌氧发酵体系日产沼气量,含Zn浓度125 mg/L和1250 mg/L反应器中累积沼气量分别提高了51.2%和56.0%。然而,残留Zn的两个反应器中,ARGs丰度在厌氧发酵最终产物中显著高于对照处理,intI2的丰度均提高了6.5倍。相关分析发现,bio-Zn分别与ARGs的相对丰度以及ARGs和intI2的绝对丰度显著相关,bio-zinc是决定影响ARGs图谱动态变化的主要因素。(3)Cu(75 mg/L和227 mg/L)显著提高了厌氧发酵过程中大部分ARGs的丰度。2个浓度Cu都提高了厌氧发酵产物中ARGs的总丰度,其中属于5类的12种ARGs显著高于对照处理。227 mg/L Cu发酵产物中ARGs的富集要显著高于75 mg/L Cu污染。ARGs在厌氧发酵过程中的动态随着细菌群落的演替而改变。冗余分析表明,pH是细菌群落结构变化的主要环境驱动因子,其次是溶解性COD(sCOD)、挥发性脂肪酸(VFAs)和bio-Cu。pH、sCOD、VFAs都与bio-Cu有很好的相关性,这表明细菌群落的变化是通过bio-Cu对厌氧发酵系统性能的影响而产生的。3个发酵体系中ARGs、HMRGs、MGEs与细菌群落的Network分析表明,Cu的选择压力提高ARGs、HMRGs和MGEs在同一类细菌的共现。ARGs分别与HMRGs和MGEs的Network分析表明,在Cu压力下MGEs和ARGs共现提高,HMRGs和ARGs的共现没有大的改变。总的来看,Cu污染会加快ARGs通过MGEs水平基因转移,提高ARGs在环境中传播和转移的风险。(4)氧化石墨烯能够有效的降低227 mg/L Cu污染厌氧发酵系统中ARGs、MGEs、HMRGs的丰度。低浓度氧化石墨烯(GO1)反应器总MRGs、ARGs、MGEs丰度分别降低51.8%、78.2%、83.8%,高浓度氧化石墨烯(GO2)反应器总MRGs、ARGs、MGEs丰度分别降低6.9%、71.8%、68.4%。冗余分析表明,MGEs对ARGs的变化解释最高,贡献率为37.53%,这表明氧化石墨烯对ARGs的丰度的削减主要是通过控制MGEs对ARGs水平转移作用达到的。细菌群落对ARGs变化的贡献率的是33.94%,仅次于MGEs。pH值,sCOD,VFAs,bio-Cu是影响细菌群落变化的主要环境驱动因子,而且相关性表明,bio-Cu分别与pH,sCOD和VFAs呈负相关。(5)厌氧发酵过程中,以Methanobrevibacter、Methanocorpusculum、Methanosarcina和Methanobacterium为主要的菌群。不同浓度氧化石墨烯在不同发酵时期对主要产甲烷菌的影响是不同的。总的来看,2个浓度氧化石墨烯对Methanocorpusculum都有抑制作用。低浓度氧化石墨烯对产甲烷菌Methanosarcina有很明显的促进作用,但是高浓度氧化石墨烯对其有抑制作用。高浓度氧化石墨烯对Methanobacterium表现的很高的促进作用。冗余分析表明,sCOD、pH和VFA是影响产甲烷菌群的主要驱动因子。而且,COD、pH和VFA在高浓度氧化石墨烯发酵体系的波动更明显,这也导致其产甲烷菌群落演替的影响。从厌氧发酵产甲烷菌群落结构稳定的角度考虑,低浓度的氧化石墨烯的应用更加安全可靠。
Abstract
kang sheng su he chong jin shu you yu ju you fang zhi dong wu ji bing he cu jin dong wu sheng chang zuo yong ,bei an fan yong yu gui mo hua yang shi ye ,dao zhi chu qin fen bian cheng wei le kang sheng su 、chong jin shu he kang sheng su kang xing ji yin (antibiotic resistance genes,ARGs)de chu cun ku 。kang sheng su nai yao xing bei ren wei shi wei hai gong gong jian kang de quan qiu xing re dian wen ti 。ARGske yi tong guo shui ping ji yin zhuai yi shi zhi bing jun huo de kang xing ,cong er dao zhi kang sheng su shi xiao ,yan chong wei xie ren lei jian kang 。ya yang fa jiao shi chu qin fen bian zi yuan hua li yong de chu li tu jing zhi yi ,fa jiao chan wu zhao ye zhao zha zuo wei you ji fei nong ye li yong zeng jia le ARGsshu ru huan jing de feng xian 。ben wen yong shi yan shi mo ni le chu qin fen bian can liu de kang sheng su 、chong jin shu Znhe Cu,ji tong yan jiu le ARGszai ya yang fa jiao guo cheng he chan wu zhong de feng du bian hua ,tan tao le ARGsyu ge huan jing yin zi (kang sheng su 、chong jin shu he huan jing zhi liang can shu )、yi dong ji yin yuan jian (mobile gene elements,MGEs)、chong jin shu kang xing ji yin (heavy metal resistance genes,HMRGs)he wei sheng wu qun la zhi jian de guan ji ,zhi zai shen ru le jie ARGszai chong jin shu wu ran zhu fen jin hang ya yang fa jiao guo cheng zhong de qian yi kuo san te zheng 。bing tong guo shi yan shi mo ni can liu yi ding nong du Cude ya yang fa jiao ti ji ,yan jiu le tian jia yang hua dan mo xi dui ARGsde xiao jian xiao guo ,fen xi le yang hua dan mo xi xiao jian ARGsde zhu yao qu dong li 。ben wen yan jiu de jie guo wei ping jia chong jin shu wu ran de ya yang fa jiao ji tong zhong ARGssheng tai feng xian ji xiao jian ji wei hai di gong li lun yi ju 。zhu yao de yan jiu jie lun ru xia :(1)can liu zhi liao shui ping huang an lv da qin na (SCPS)de zhu fen jin hang ya yang fa jiao ,bi wei can liu SCPSdi gao le lei ji zhao qi liang 1.7bei ,er bu tong nong du Znyu SCPSde fan ying qi zhong zhao qi lei ji liang you ming xian de jiang di ,SLhe SHfen bie jiang di le 22%he 65%。can liu gao nong du Znhe SCPSfu ge de ya yang fa jiao ti ji chan qi ji ju bu wen ding ,hai chu xian chan qi ting zhi xian xiang 。Znhe SCPStong shi can liu zai fa jiao ji tong shi ,Znde can liu nong du yue gao ,SCPSde jiang jie ban cui ji yue chang 。bu tong nong du de Znyu SCPSdi gao le sul1he sul2jue dui feng du zai ya yang fa jiao chan wu zhong de fu ji 。rong yu fen xi biao ming ,zong de huan jing can shu gong jie shi le ARGs、intI1he intI2bian hua de 67.1%。pHshi ya yang fa jiao guo cheng zhong ARGsdong tai bian hua de zhu yao huan jing qu dong yin zi 。sul1,sul2,sul3he drfA7de feng du bian hua yu SCPSde nong du jin mi xiang guan 。(2)chong jin shu Zncu jin le ya yang fa jiao ti ji ri chan zhao qi liang ,han Znnong du 125 mg/Lhe 1250 mg/Lfan ying qi zhong lei ji zhao qi liang fen bie di gao le 51.2%he 56.0%。ran er ,can liu Znde liang ge fan ying qi zhong ,ARGsfeng du zai ya yang fa jiao zui zhong chan wu zhong xian zhe gao yu dui zhao chu li ,intI2de feng du jun di gao le 6.5bei 。xiang guan fen xi fa xian ,bio-Znfen bie yu ARGsde xiang dui feng du yi ji ARGshe intI2de jue dui feng du xian zhe xiang guan ,bio-zincshi jue ding ying xiang ARGstu pu dong tai bian hua de zhu yao yin su 。(3)Cu(75 mg/Lhe 227 mg/L)xian zhe di gao le ya yang fa jiao guo cheng zhong da bu fen ARGsde feng du 。2ge nong du Cudou di gao le ya yang fa jiao chan wu zhong ARGsde zong feng du ,ji zhong shu yu 5lei de 12chong ARGsxian zhe gao yu dui zhao chu li 。227 mg/L Cufa jiao chan wu zhong ARGsde fu ji yao xian zhe gao yu 75 mg/L Cuwu ran 。ARGszai ya yang fa jiao guo cheng zhong de dong tai sui zhao xi jun qun la de yan ti er gai bian 。rong yu fen xi biao ming ,pHshi xi jun qun la jie gou bian hua de zhu yao huan jing qu dong yin zi ,ji ci shi rong jie xing COD(sCOD)、hui fa xing zhi fang suan (VFAs)he bio-Cu。pH、sCOD、VFAsdou yu bio-Cuyou hen hao de xiang guan xing ,zhe biao ming xi jun qun la de bian hua shi tong guo bio-Cudui ya yang fa jiao ji tong xing neng de ying xiang er chan sheng de 。3ge fa jiao ti ji zhong ARGs、HMRGs、MGEsyu xi jun qun la de Networkfen xi biao ming ,Cude shua ze ya li di gao ARGs、HMRGshe MGEszai tong yi lei xi jun de gong xian 。ARGsfen bie yu HMRGshe MGEsde Networkfen xi biao ming ,zai Cuya li xia MGEshe ARGsgong xian di gao ,HMRGshe ARGsde gong xian mei you da de gai bian 。zong de lai kan ,Cuwu ran hui jia kuai ARGstong guo MGEsshui ping ji yin zhuai yi ,di gao ARGszai huan jing zhong chuan bo he zhuai yi de feng xian 。(4)yang hua dan mo xi neng gou you xiao de jiang di 227 mg/L Cuwu ran ya yang fa jiao ji tong zhong ARGs、MGEs、HMRGsde feng du 。di nong du yang hua dan mo xi (GO1)fan ying qi zong MRGs、ARGs、MGEsfeng du fen bie jiang di 51.8%、78.2%、83.8%,gao nong du yang hua dan mo xi (GO2)fan ying qi zong MRGs、ARGs、MGEsfeng du fen bie jiang di 6.9%、71.8%、68.4%。rong yu fen xi biao ming ,MGEsdui ARGsde bian hua jie shi zui gao ,gong suo lv wei 37.53%,zhe biao ming yang hua dan mo xi dui ARGsde feng du de xiao jian zhu yao shi tong guo kong zhi MGEsdui ARGsshui ping zhuai yi zuo yong da dao de 。xi jun qun la dui ARGsbian hua de gong suo lv de shi 33.94%,jin ci yu MGEs。pHzhi ,sCOD,VFAs,bio-Cushi ying xiang xi jun qun la bian hua de zhu yao huan jing qu dong yin zi ,er ju xiang guan xing biao ming ,bio-Cufen bie yu pH,sCODhe VFAscheng fu xiang guan 。(5)ya yang fa jiao guo cheng zhong ,yi Methanobrevibacter、Methanocorpusculum、Methanosarcinahe Methanobacteriumwei zhu yao de jun qun 。bu tong nong du yang hua dan mo xi zai bu tong fa jiao shi ji dui zhu yao chan jia wan jun de ying xiang shi bu tong de 。zong de lai kan ,2ge nong du yang hua dan mo xi dui Methanocorpusculumdou you yi zhi zuo yong 。di nong du yang hua dan mo xi dui chan jia wan jun Methanosarcinayou hen ming xian de cu jin zuo yong ,dan shi gao nong du yang hua dan mo xi dui ji you yi zhi zuo yong 。gao nong du yang hua dan mo xi dui Methanobacteriumbiao xian de hen gao de cu jin zuo yong 。rong yu fen xi biao ming ,sCOD、pHhe VFAshi ying xiang chan jia wan jun qun de zhu yao qu dong yin zi 。er ju ,COD、pHhe VFAzai gao nong du yang hua dan mo xi fa jiao ti ji de bo dong geng ming xian ,zhe ye dao zhi ji chan jia wan jun qun la yan ti de ying xiang 。cong ya yang fa jiao chan jia wan jun qun la jie gou wen ding de jiao du kao lv ,di nong du de yang hua dan mo xi de ying yong geng jia an quan ke kao 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自西北农林科技大学的张然然，发表于刊物西北农林科技大学2019-07-11论文，是一篇关于抗生素抗性基因论文,重金属抗性基因论文,氧化石墨烯论文,微生物群落论文,冗余分析论文,西北农林科技大学2019-07-11论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自西北农林科技大学2019-07-11论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
标签：抗生素抗性基因论文; 重金属抗性基因论文; 氧化石墨烯论文; 微生物群落论文; 冗余分析论文; 西北农林科技大学2019-07-11论文;