国外网站建设现状,吉安市城乡建设局网站,网站开发人员工具,做不锈钢的网站凌恩生物合作客户#xff1a;合肥工业大学崔康平老师团队利用凌恩生物宏基因组抗性基因研究解决方案#xff0c;对污水处理厂活性污泥中的钆#xff08;Gd#xff08;III#xff09;#xff09;和抗生素磺胺甲噁唑#xff08;SMX#xff09;的联合污染情况进行了调查合肥工业大学崔康平老师团队利用凌恩生物宏基因组抗性基因研究解决方案对污水处理厂活性污泥中的钆GdIII和抗生素磺胺甲噁唑SMX的联合污染情况进行了调查强调了GdIII和SMX单独和共存对脱氮机制以及ARGs和MGEs的影响。该研究成果发表在环境类一区期刊《Process Safety and Environmental Protection》IF7.926上。一、研究背景 医院磁共振成像检测和细菌感染的临床治疗导致钆和抗生素进入污水处理厂WWTP。然而关于污水处理厂中钆和抗生素的联合污染的信息仍然缺失。二、实验设计 本研究选择50 μg/L钆GdIII和500 μg/L磺胺甲噁唑SMX研究其对生物脱氮性能、微生物群落结构、抗生素耐药基因ARGs和可移动遗传元件MGEs的影响。图1 研究区域概况和实验设计三、研究结论1.GdIII(50μg/L)单独作用和联合作用均可显著抑制反硝化作用因为GdIII能有效抑制nirD、nirB、napB和napA的表达相比之下对硝化作用没有明显的影响。GdIII抑制微生物活性对EPS产生不利影响降低核心ARGs宿主链霉菌的丰度。联合处理显著增加了ARGs和intl1的丰度并通过MGEs促进了水平基因转移(HGT)同时联合处理使ARGs与MGEs高度相关。研究还表明ARGs可能抑制脱氮基因。2.GdIII抑制微生物活性对EPS产生不利影响降低核心ARGs宿主链霉菌的丰度。联合处理显著增加了ARGs和intl1的丰度并通过MGEs促进了水平基因转移(HGT)同时联合处理使ARGs与MGEs高度相关。研究还表明ARGs可能抑制脱氮基因。四、实验结果1、GdIII和SMX单独或联合作用条件下脱氮性能的变化 4种序批式反应器SBRs的脱氮性能如图2所示。在45天的运行中在4个反应器的出水中NH-N浓度都很低图2(a)。 结果表明在50μg/L GdIII和500μg/L SMX共存的作用下SBR的反硝化性能受到抑制但优于单独GdIII的作用表明50μg/L GdIII在SBR中具有反硝化作用。图2 四种序批式反应器SBRs的反应器性能R0:对照R1:单独添加SMX, R2: GdIII与SMX共存R3:单独添加GdIII。2、微生物群落的多样性和结构的变化 如图3(a)所示α多样性分析结果表明与对照组R0相比R1和R3中Chao 1降低而R2中显著升高。R1和R2的Shannon指数略有下降而R3的指数有所升高。如图3(b)所示在4个反应器中变形菌门、放线菌门、拟杆菌门、厚壁菌门和亚硝化螺旋菌门均为优势门。图3 (a)alpha多样性的变化。(b)门的相对丰度。(c)属水平微生物群落热图log 10前15。(d)距离热图中微生物群落的变异。3、氮功能基因的响应 本研究检测到6个硝化基因如图4(a)所示。反硝化基因丰度变化更显著13个反硝化基因如图4(b)所示500μg/L SMX单独处理的反硝化基因变化与对照几乎相同而50μg/L GdIII单独处理中nirBDS和napAB的丰度显著降低。图4 4个SBRs中a硝化基因和b反硝化基因的相对丰度。4、ARGs和MGEs的丰度和多样性分析 为了分析50μg/L GdIII和500μg/L SMX单独处理或联合处理的ARGs变化通过宏基因组测序在样本中检测到20种ARGs选择了前10个亚型并显示在Circos中。耐药基因的主要类型是杆菌肽bac、SMXsul、氨基糖苷aad和多药mex、omp、qac和multidrug_transporter图5(a)。R1和R2中SMX抗性基因sul1和sul2的丰度均高于对照R1中sul1的丰度显著高于R2。结果表明联合处理加速了细菌中优势ARGs的转移。图5 Circos中aARGs和cMGEs的相对丰度。bARGs和dMGEs之间的NMDS的变化。5、ARGs、MGEs和主要属之间的相关性 网络分析结果表明ARGs与MGEs密切相关且MGEs之间的相关性比ARGs之间的相关性更强图6a。可以推断GdIII和SMX的共存使MGEs在水平基因转移HGT中更加活跃。从图6b中可以看出除Nitrospira外其他属与前10个ARGs均呈正相关说明Nitrospira中没有抗生素耐药性。图6aARGs与MGEs之间关系的网络分析。6、ARGs与脱氮功能基因之间潜在的相互作用机制 采用Pearson相关系数分析ARGs与硝化和反硝化基因之间的关系图7。结果表明除amoB外大多数硝化基因与ARGs之间呈负相关而反硝化基因与ARGs之间均存在正相关和负相关。在50μg/L的GdIII和500μg/L的SMX共存的条件下ARGs的增加通常也会导致脱氮性能的下降。图7 脱氮功能基因与ARGs之间的距离热图。参考文献Deciphering the response of biological nitrogen removal to gadolinium and sulfamethoxazole combined pollution: Performance, microbial community, and antibiotic resistance genes. Process Safety and Environmental Protection, 2022.DOI10.1016/j.psep.2022.09.030
