文献类型：科技成果

中文题名：氟苯尼考残留的环境行为及其胁迫下氮素循环功能基因的响应特征研究

完成人：马驿[1];陈进军[1];彭金菊[1];丁月霞[1];康恺[1];范葶莉[1];吴群[1];

完成机构：[1]广东海洋大学;

年份：2024

语种：中文

中文关键词：土壤污染物治理;兽药;微生物多样性

中文摘要：(1)课题来源与背景：该课题来源于2017年广东省自然科学基金项目面上项目，项目编号：2017A030313133，项目起止时间：2017年5月1日至2020年5月1日。(2)研究目的与意义：兽药已成为土壤及水环境中一类重要的新型污染物。抗菌药在环境中残留对生态系统和人类健康的影响已逐步得到认知，已证实可影响环境介质中微生物的生物量、活性和群落结构。土壤微生物的数量和多样性对土壤表现出来的生物活性有着重要的影响，其生态平衡的失调导致土壤肥力减退、农田菜地氮素流失与氮肥利用率降低、养殖水体富营养化、地下水硝酸盐污染超标等，与人类生产生活及健康密切相关。探讨兽药对土壤微生物的影响过程对于全面评价兽药的生态毒理学效应具有重要意义。以抗菌药作为胁迫因子，通过对药物胁迫下土壤微生物群落结构、功能与遗传多样性、氮素循环中硝化反硝化细菌主要功能基因的分子响应特征等进行系统研究，揭示药物残留对微生物多样性与反硝化细菌分子生态效应及其影响机制，为养殖源性抗菌药物残留的生态风险评估提供实际依据。(3)主要论点与论据：论点1：氟苯尼考胁迫诱导土壤细菌产生耐药性。论据：在土壤中添加不同浓度的氟苯尼考，于添加药物后第14d、28d、56d采集土壤样品分离细菌，采用微量肉汤二倍稀释法进行细菌对氟苯尼考的敏感性试验，并采用药敏纸片扩散法对用药前后分离的氟苯尼考敏感菌和耐药菌进行抗菌药物的敏感性试验。结果表明氟苯尼考残留的浓度越大，耐药菌的数量也就越多;在供试的18种抗菌药中，氟苯尼考敏感菌对其中的9种药物的敏感性均显著高于氟苯尼考耐药菌(P＜0.01)。(氟苯尼考胁迫对土壤细菌耐药性的影响.中国兽医杂志，2019，55(4)：95-98，102.)论点2：氟苯尼考等抗菌药残留增加环境中的耐药基因。论据：检测了floR等25种常见耐药基因在养殖场环境中的分布情况，测定分离沙门氏菌菌株对氟苯尼考等22种药物的最小抑菌浓度。结果显示，土壤中检测出24种耐药基因，水体中检测出25种，粪便中检测出23种。其中土壤中aadA1基因的检测率达到100%，检出率高于80%的耐药基因有13种;水体中floR基因和aadA1基因的检出率均为100%，检出率高于80%的耐药基因有12种;粪便中检出率100%的有9种，检出率高于80%的耐药基因有9种。分离鉴定了92株沙门氏菌，分离菌株对阿莫西林、林可霉素、土霉素、粘菌素等9种药物的耐药率高达100%。所有分离株至少可耐9种药物，4.35%(4/92)的菌株最多可耐21种药物。来自同一养殖场的粪便、土壤、水体之间检出的耐药基因相似，耐药基因可能在粪便、土壤、水体的细菌之间水平传播。(Identification of drug resistance genes and drug resistance analysis of Salmonella in the duck farm environment of Zhanjiang，China.Environmental Science and Pollution Research，2020，27：24999-25008.)论点3：硫酸黏菌素残留降低土壤固氮菌和反硝化菌的多样性。论据：硫酸黏菌素残留时对土壤固氮微生物nifH基因，反硝化菌nirS、nosZ基因进行多样性分析。结果表明，添加硫酸黏菌素处理的nifH基因分类操作单元数均比对照组少。硫酸黏菌素影响土壤固氮微生物nifH基因的多样性，使土壤固氮微生物的丰富度和均匀度降低。21d时，硫酸黏菌素对土壤微生物群落结构改变的影响最大(硫酸粘菌素残留对土壤固氮微生物NifH基因多样性的影响.环境污染与防治，2019，41(6)：663-667，671.)。处理组nirS、nosZ基因的分类操作单元总数均比对照组低;nirS基因Simpson指数在各浓度处理组较对照组差异均显著(P<0.05);Pielou指数在7d、49d时，高浓度处理组与对照组差异显著(P<0.05);nosZ基因Shannon指数、Simpson指数在21d、35d时，处理组与对照组差异显著(P<0.05)。当药物含量≥5mg/kg时，反硝化细菌的均匀度、群落多样性降低，优势度升高，群落结构特征均发生改变，其中对nirS基因影响显著。(硫酸粘菌素对土壤反硝化细菌nirS、nosZ基因多样性的影响.生态毒理学报，2018，13(6)：157-165.)(4)创见与创新：技术路线的创新：以养殖业大量使用且在环境中残留浓度较高的氟苯尼考作为胁迫因子，基于其畜禽体内代谢排泄特征以及实地养殖环境中的残留监测数据，构建室内土壤胁迫模型，旨在阐明和揭示氟苯尼考残留对微生物多样性、氮素循环中硝化反硝化细菌主要功能基因分子响应特征及其影响机制。研究方法的创新：采用多种分子生态学研究新技术，如碳源代谢BIOLOG、磷脂脂肪酸PLFA、变性凝胶电泳DGGE、原位杂交FISH、宏基因组DNA、基于T-RFLP克隆基因文库及其聚类分析、典范对应分析等，进行氟苯尼考环境残留的分子生态毒性效应评价。(5)社会经济效益，存在的问题：①社会效益：了解抗生素在养殖场土壤及水体中的残留现状，揭示抗生素暴露的生态毒理效应;指导养殖户科学饲养和合理用药，饲用抗生素的量显著减少，细菌耐药性减少，食品安全水平显著提高。②经济效益：减少抗生素的使用量，降低养殖成本增加养殖利润，增加养殖户创收;指导开发微生物制剂，增加企业的生产效益。③生态效益：了解抗生素在生态环境中的残留现状，揭示抗生素暴露对反硝化活跃微生物群落的生态毒理效应;减少污染、保护生物多样性;减少消毒剂和抗生素的滥用，可保持微生物间的生态平衡。存在的问题：尚无法揭示活性微生物应环境胁迫而作出动态功能响应变化。相关研究成果共发表论文6篇，其中SCI论文2篇，CSCD论文2篇，核心期刊论文2篇。