三沙湾海水养殖环境中抗生素抗性基因的时空分布特征研究

论文摘要

抗生素残留能够诱导细菌产生抗生素抗性基因（Antibiotic Resistance Genes,ARGs）。ARGs已经成为一种新兴污染物,越来越受到人们的关注。ARGs广泛存在动物肠道、水体和沉积物等各种环境介质中,并且最终通过食物链进入人体。ARGs不仅能够在细菌亲代与子代中传递,还能发生水平转移（Horizontal Gene Transfer,HGT）,在不同细菌种群之间传播,甚至跨种属传播。ARGs一旦转移到致病菌中,将会严重威胁人类健康。水产养殖业是抗生素使用的重灾区。因此,开展水产养殖环境中ARGs污染研究十分重要,对提升食品安全具有重要意义。三沙湾位于福建省宁德市,是中国大黄鱼（Pseudosciaena crocea）育种和网箱养殖的重要基地。本文以福建省三沙湾典型水产养殖环境为试验场,根据海湾内水产养殖情况选取1 7个站位的海水样,8个站位的表层沉积物样,采用Real-time PCR分析5类28种ARGs以及一类整合子基因int11,调查三沙湾海域内ARGs的污染状况,探究水体和沉积物ARGs丰度的时空分布规律。其次,选取三沙湾海域内代表性的大黄鱼网箱养殖鱼排,逐月对鱼排内水体和沉积物进行为期一年的采样,研究ARGs丰度在两种环境介质中的年度变化规律,评估网箱养殖活动对ARGs丰度和多样性变化的影响。主要结论为:（1）在三沙湾海域,检测到11种ARGs,分别为磺胺类抗性基因（sul1,sul2）、四环素类抗性基因（tetA,tetB,tetC,tetG）、氯霉素类抗性基因（cmlA,fexA）、大环内酯类抗性基因（ermB）和喹诺酮类抗性基因（qnrA,qnrC）,其中磺胺和四环素类的检出率和绝对丰度均较高,喹诺酮类抗性基因的检出率和绝对丰度均较低。（2）相对于九龙江、湘江等流域,三沙湾海水中ARGs绝对丰度处于较低水平。总体而言,冬季水体中的ARGs总丰度高于夏季。其中sul和tet抗性基因是最主要的两类抗性基因,在夏季中的平均占比为94.32%,冬季的平均占比为98.31%。季节对水体中ARGs的种类分布有很大影响,不同季节优势基因不同,tetA、tetC、jfexA和qnrA和qnrC主要集中出现在夏季;在冬季,sul2、tetG、cmlA和ermB比较有优势。人为活动是三沙湾水体中ARGs空间变化的主要因素。（3）三沙湾沉积物中ARGs绝对丰度显著高于水体,其中磺胺类和四环素类抗性基因的比重有所降低,大环内酯类和氯霉素类抗性基因的比重有所上升。在冬季沉积物中,ARGs丰度趋势呈现明显的区域差异,且与水体中ARGs的多样性有较大差别。在沉积物中,水产养殖活动是影响ARGs分布的主要因素。（4）在大黄鱼网箱养殖水体中,不同月份ARGs的绝对丰度波动显著,总丰度范围为1.42×103-1.36×105 copies/mL。在2017年8-12月份中,磺胺类和四环素类抗性基因的检出量较高,在2018年1-7月份中,磺胺类抗性基因成为主要优势基因,其绝对丰度显著高于其他类抗生素抗性基因。水体ARGs丰度主要受到养殖活动的影响。（5）在大黄鱼网箱养殖沉积物中,ARGs的总丰度范围为1.16× 106-1.20×107 copies/g,显著高于水体。在2017年8月份至2018年1月份中,sull和tetA是主要优势基因。从2018年2月份开始,ermB的绝对丰度显著上升,仅低于sull,成为主要优势基因之一。季节变化对沉积物中ARGs丰度的影响不大,但对ARGs的多样性影响较大。（6）三沙湾海域夏季与冬季水体中的ARGs总丰度、大黄鱼网箱养殖水体和沉积物中ARGs的总丰度均与intI1的丰度呈显著正相关（p<0.01）,这表明基因水平转移（HGT）对三沙湾海域ARGs的传播发挥着重要作用。此外,网箱养殖鱼排内的水体中ARGs种类的变化也可能与intI1的丰度降低有关。本论文有助于掌握ARGs在海水养殖环境中的存在状况和分布规律,对评价ARGs海洋生态风险,提升水产品安全具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 ARGs的污染概述
•     1.1.1 抗生素的滥用及负面影响
•     1.1.2 ARGs的来源
•     1.1.3 我国ARGs的污染现状
•   1.2 ARGs的抗性及传播机制
•     1.2.1 ARGs的抗性机制
•     1.2.2 ARGs的传播机制
•     1.2.3 ARGs的多重抗性
•   1.3 ARGs的检测方法
•     1.3.1 基于细菌培养的微生物抑制法
•     1.3.2 基于分子生物学技术的检测方法
•   1.4 本研究的目的、意义及主要内容
•     1.4.1 研究目的与意义
•     1.4.2 研究内容
• 第2章 三沙湾海域ARGs污染的时空分布
•   2.1 实验材料
•     2.1.1 实验试剂
•     2.1.2 实验仪器
•   2.2 实验方法
•     2.2.1 采样地点
•     2.2.2 样品采集与处理
•     2.2.3 DNA提取
•     2.2.4 DNA浓度与纯度测定
•     2.2.5 目的基因的克隆
•     2.2.6 荧光定量PCR
•   2.3 数据统计与分析
•   2.4 结果与讨论
•     2.4.1 采样站位表层海水的理化性质
•     2.4.2 海水中ARGs的时空分布
•     2.4.3 沉积物中ARGs的时空分布
•     2.4.4 季节及人为活动对ARGs的影响
•     2.4.5 intI1与ARGs的相关性研究
•   2.5 本章小结
• 第3章 网箱养殖环境中ARGs的月际变化
•   3.1 实验材料
•   3.2 实验方法
•     3.2.1 采样地点
•     3.2.2 样品采集与处理
•     3.2.3 DNA提取
•     3.2.4 DNA浓度与纯度测定
•     3.2.5 目的基因的克隆
•     3.2.6 荧光定量PCR
•   3.3 数据统计与分析
•   3.4 结果与讨论
•     3.4.1 采样点表层海水的理化性质
•     3.4.2 海水中ARGs丰度的月际变化
•     3.4.3 沉积物中ARGs丰度的月际变化
•     3.4.4 季节及养殖活动对ARGs的影响
•     3.4.5 intI1与ARGs的相关性研究
•   3.5 本章小结
• 第4章 总结与展望
•   4.1 结论
•   4.2 创新点
•   4.3 展望
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 曹佳雯

导师: 陈荣

关键词: 三沙湾,海水养殖,网箱养殖,时空分布,抗生素抗性基因

来源: 厦门大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 海洋学,环境科学与资源利用

单位: 厦门大学

分类号: X55

总页数: 93

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