来源:Frontiers of Environmental Science & Engineering 发布时间:2022/1/24 10:36:39
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FESE | 前沿研究:基于宏基因组分析的海水养殖系统水体及微塑料抗性基因分布研究

论文标题:Metagenomic analysis onresistance genes in water and microplastics from a mariculture system (基于宏基因组分析的海水养殖系统水体及微塑料抗性基因分布研究)

期刊:Frontiers of Environmental Science & Engineering

作者:Jian Lu (吕剑), Jun Wu (武君), Jianhua Wang (王建华)

发表时间:14 Sep 2021

DOI:10.1007/s11783-021-1438-y

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原文链接:

https://journal.hep.com.cn/fese/EN/10.1007/s11783-021-1438-y

文章出版:Front. Environ. Sci. Eng. 2022, 16 (1): 4

原文信息

题目:

Metagenomic analysis onresistance genes in water and microplastics from a mariculture system

作者:

Jian Lu (吕剑)1,3, Jun Wu (?) (武君)2, Jianhua Wang (王建华)1

作者单位:

1 CAS Key Laboratory of Coastal Environmental Processes and Ecological Remediation, Yantai Institute of Coastal Zone Research (YIC), Chinese Academy of Sciences (CAS); Shandong Key Laboratory of Coastal Environmental Processes, YICCAS, Yantai 264003, China

2 Yantai Research Institute, HarbinEngineering University, Yantai 264006, China

3 Center for Ocean Mega-Science, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266071, China

关键词:

Antibiotic resistance genes (抗生素抗性基因); Metal resistance genes (金属抗性基因); Metagenomic analysis (宏基因组分析); Microplastics (微塑料); Mariculture(海水养殖)

文章亮点

• 宏基因组分析出174种亚型抗生素抗性基因。

• 氯霉素抗性基因是水和微塑料中主要的抗生素抗性基因。

• 金属抗性基因的丰度远高于抗生素抗性基因。

• 变形菌门、拟杆菌门和放线菌门为优势门。

• 海水系统中的微塑料可富集大部分金属抗性基因和部分抗生素抗性基因。

文章简介

微塑料广泛赋存于环境介质中,已成为新兴污染物的重要污染受纳体。海水系统易于富集微塑料和抗生素抗性基因,但目前尚缺乏微塑料对海水系统抗生素抗性基因及金属抗性基因增殖影响的相关研究。因此,本研究采用宏基因组分析技术手段探讨了抗生素抗性基因与金属抗性基因在典型海水养殖系统水体及微塑料中的分布。共检出18类、174种亚型抗生素抗性基因,水中和微塑料表面抗生素抗性基因总相对丰度分别达到1.25和1.22 copies/16S rRNA copy。氯霉素抗性基因是该海水系统中的主要抗生素抗性基因,其在水中及微塑料表面丰度分别达到0.42、0.35 copies/16S rRNA copy。I类整合子基因intI1是该海水养殖系统中的主要可移动遗传元件,其在水中及微塑料表面丰度分别达到75.46、68.70 copies/16S rRNA copy。共检出9类、46种亚型金属抗性基因,水中和微塑料表面金属抗性基因总相对丰度分别达到5.02×102、6.39×102 copies/16S rRNA copy,铜、铁抗性基因是该系统中主要金属抗性基因。变形杆菌(Proteobacteria)、拟杆菌(Bacteroidetes)、放线菌(Actinobacteria)约占海水养殖系统水体微生物总量的89.5%及微塑料微生物总量的84.2%。海水养殖系统中丰度较高的抗生素抗性基因与主要的微生物属、可移动遗传元件、金属抗性基因具有显著正相关关系。海水系统中的微塑料可富集大部分金属抗性基因及部分抗生素抗性基因,是抗性基因的潜在污染受纳体。本研究所取得的结果为海水系统中微塑料对抗性基因分布的影响以及抗性基因和微塑料形成的新兴复合污染提供了重要信息,也为相关产业环境管理政策制定提供了一定理论依据。

图1 摘要图

编者点评

微塑料污染日益严峻,且其作为新兴污染物抗生素抗性基因的传播载体越来越受到国内外的关注。在海水系统中,抗生素抗性基因和微塑料广泛存在,微塑料表面形成的微生物被膜会赋存包括抗生素抗性基因在内的多种污染物,这使得微塑料可能成为海水系统中潜在的抗性基因库。本研究的结果为海水系统中出现的抗性基因和微塑料形成的新兴复合污染提供了有用的信息,为相关领域的污染管控和风险评估提供了新的理论依据。

编者简介

靳百川,男,24岁,北京化工大学化学工程学院2019级环境工程专业硕士生,导师为张婷婷教授,研究方向为生物炭基异味抑制材料的开发。

摘要

Microplastics existing widely in different matrices have been regarded as a reservoir for emerging contaminants. Mariculture systems have been observed to host microplastics and antibiotic resistance genes (ARGs). However, more information on proliferation of ARGs and metal resistance genes (MRGs) in mariculture system at the presence of microplastics is needed. This study used metagenomic analysis to investigate the distribution of ARGs and MRGs in water and microplastics of a typical mariculture pond. Total 18 types including 174 subtypes of ARGs were detected with the total relative abundances of 1.22/1.25 copies per 16S rRNA copy for microplastics/water. Chloramphenicol resistance genes were the dominant ARGs with the abundance of 0.35/0.42 copies per 16S rRNA copy for microplastics/water. Intergron intI1 was dominant gene among 6 detected mobile genetic elements (MGEs) with the abundance of 75.46/68.70 copies per 16S rRNA copy for water/microplastics. Total 9 types including 46 subtypes of MRGs were detected with total abundance of 5.02 × 102/6.39 × 102 copies per 16S rRNA copy for water/ microplastics while genes resistant to copper and iron served as the dominant MRGs. Proteobacteria, Bacteroidetes, and Actinobacteria accounted for 84.2%/89.5% of total microbial community. ARGs with relatively high abundance were significantly positively related to major genera, MGEs, and MRGs. Microplastics in mariculture system could enrich most of MRGs and some ARGs to serve as potential reservoir for these pollutants. The findings of this study will provide important information on resistance gene pollution at presence of microplastics in the mariculture system for further proposing suitable strategy of environmental management.

投稿与检索

http://journal.hep.com.cn/fese/EN/2095-2201/home.shtml

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