海洋环境中抗生素抗性基因研究进展

抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）作为一种危害人类和生物健康的新污染物，已成为21世纪人们面临的重大挑战之一.海洋是人类活动产生的ARGs的潜在储库，但目前人们对海洋环境中ARGs的来源、污染水平、传播路径、健康影响等的认知较为缺乏，相关研究尚处于起步阶段.本文在总结国内外最新研究的基础上，综述了国内外海洋环境中ARGs的研究进展，重点探讨了海洋环境中ARGs的来源、不同海域ARGs的污染现状、环境因素对海水和沉积物中ARGs组成的影响等，并进一步分析了海洋环境中ARGs的潜在生态和健康风险，以期为未来海洋环境中ARGs污染的相关研究和监管提供参考.     

植物重金属伤害及其抗性机理

讨论了二个问题：（1）重金属对植物伤害效应及伤害机理。其中包括重金属对植物细胞质膜透性，水分代谢、光合作用、呼吸作用、碳水化合物代谢、氮素代谢、核酸代谢、植物激素等生理生化过程，生境以及矿质营养的伤害效应，在伤害机理中讨论了植物体内原有的离子平衡系统，大分子物质活性和自由基与伤害的关系。（2）植物对重金属抗性及抗性机理。其中包括植物对重金属的抗性概念，例证，分类，抗性机理包括植物限制重金属离子吸收，重金属与体外分泌物结合，重金属的排除，根系富集，与细胞壁结合，在液泡中积累，形成类－金属硫蛋白或植物络合素，加强抗氧化系统等与植物抗性的关系，参85     

青稞穗发芽抗性测定方法的评价

穗发芽是导致粮食作物品质和产量降低的主要因素,选育强穗发芽抗性的材料已经成为育种工作的迫切任务之一.我同青稞资源丰富,但其收获季节恰逢雨季来临,穗发芽现象较为严重.青稞穗发芽研究起步晚,也尚未建立合理的评价指标和体系,从而影响抗穗发芽青稞的筛选和选育.本试验以来自于我国青藏高原地区的34份青稞为材料,分别在马尔康和成都进行种植,并对其穗发芽指数(SI)、穗发芽率(SR)、籽粒发芽指数(GI)和α-淀粉酶活性(AA)进行测定和分析,以期寻找一种简便、有效和稳定的穗发芽评价方法.结果发现,4个供试参数均受基因型×栽培地点的极显著影响,且具有一定相关性.GI由于其变异系数较低,在不同栽培地点稳定性好,且操作简便,是较可靠和理想的穗发芽评价参数.SI作为辅助参数,区别籽粒休眠性相似的材料(基因型)或全面评价材料(基因犁)的穗发芽抗性特征.AA稳定性较差,并且检测方法复杂,因此不建议在育种及大量材料筛选和评价时使用.此外,青稞穗发芽抗性受环境影响较大,评价时应考虑到尽可能多的抗性影响因素及其在不同栽培条件下的变异.图1表4参24     

尾菜中一株抗生素和铅交叉抗性乳酸菌的筛选及抗性特征

为探究尾菜表面附着的乳酸菌在重金属和抗生素协同选择下的抗性能力,以青菜尾菜为原料评价尾菜表面乳酸菌的环境安全性.通过纯培养方法对青菜尾菜中的乳酸菌进行分离,并对分离菌株进行庆大霉素、土霉素、环丙沙星、氯霉素、青霉素及磺胺间甲氧嘧啶和铅离子(Pb~(2+))的抗性能力测定.结果显示,从青菜尾菜中分离得到50株乳酸菌,有15株对上述供测抗生素均表现出抗性,10株对Pb~(2+)有抗性.其中菌株Lab99对Pb~(2+)的最低抑菌浓度(Minimum inhibitory concentration,MIC)值达到6 000 mg/L,对庆大霉素、青霉素和磺胺间甲氧嘧啶的MIC值均达到320 mg/L以上.另外,该菌株对Pb~(2+)和庆大霉素、磺胺间甲氧嘧啶、土霉素、氯霉素均具有交叉抗性.系统发育分析显示该菌在分类属于粪肠球菌(Enterococcus faecium).本研究表明青菜尾菜上具有对Pb~(2+)和抗生素有交叉抗性的乳酸菌菌株,结果可为重金属和抗生素交叉污染的环境修复治理提供科学依据.(图4表2参38)     

酚类物质在棉花对枯萎病抗性中的作用

分析了枯萎病菌侵染及氟乐灵诱发处理后，棉苗叶片和根茎部组织中可溶性酚和黄酮醇以及不溶性细胞结合酚（胞壁结合简单酚、胞壁结合复杂酚聚合物及胞壁结合黄酮醇）含量的变化．结果表明：抗病品种棉苗组织中酚类物质的含量高于感病品种棉苗中的含量，氟乐灵诱发处理促进了棉苗组织中酚类物质的积累；枯萎病菌侵染可明显提高棉苗体内的酚含量，但抗病品种棉苗及经氟乐灵诱发处理并产生诱导抗性的棉苗受侵后其组织中酚含量的增加幅度更大．由此认为，棉花体内的酚类物质与棉花对枯萎病的抗病性以及由氟乐灵诱发的诱导抗性有关．     

植物对土壤重金属镉抗性的研究进展

各种人类活动,如采矿、制革、冶炼、污水灌溉等引起土壤和水体重金属污染,严重威胁着植物生长和人类健康。重金属镉污染是其中最常见的一种。该文描述了受重金属镉胁迫时植物的生理机制及各种抑制表现,如线粒体的裂解,细胞的生长分裂、水分的吸收、光合作用受到抑制等;同时也从微生物和细胞分子生物学方面分析了植物对重金属胁迫的应对策略,它依赖于植物本身和周围生存微环境的通力合作,主要包括降低对重金属的利用、控制重金属的吸收、螯合重金属、促进重金属的排出、区室化重金属和对重金属诱导的活性氧基团进行解毒等几条途径。另外,植物体对土壤环境中重金属镉的吸收、转运和解毒是一个精密的调控过程,参与重金属吸收和排出的转运蛋白在整个调控过程中发挥关键作用,参与了吸收、螯合、区室化和代谢利用等关键步骤。非必需重金属转运蛋白分重金属吸收蛋白和重金属排出蛋白2大类,吸收蛋白主要有AtNRAMP、ZNT和OsIRT等,能够通过某一种或几种阳离子转运载体蛋白运输至植物体内;排除蛋白主要包括P1B型ATP酶、阳离子转运促进蛋白家族(CDF)和三磷酸结合盒转运蛋白(ATP-binding cassette transporter,ABC转运蛋白)3大蛋白家族,主要将重金属转运出细胞质或者将重金属转运进入植物体内的细胞器,转运蛋白在植物耐受重金属胁迫中起着积极的防御作用。该文探讨了植物对重金属镉胁迫的各种抗性机制,可为土壤重金属镉污染的修复如微生物修复、植物修复等提供一定的理论依据和应用指导。     

饮用水系统中抗生素抗性基因的研究进展

抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)在饮用水系统中的传播和扩散已成为全球公共健康的主要威胁之一.饮用水厂处理工艺对抗生素抗性基因的去除效果对保证饮用水水质安全具有重要意义,但是水处理工艺、消毒方式以及管网输配系统对不同抗生素抗性基因的影响差异较大.本文在总结了大量文献的基础上,阐述了饮用水系统中抗生素抗性基因的污染特征,综述了臭氧、混凝、砂滤、生物活性炭以及氯消毒和超滤膜等不同水处理工艺对抗生素抗性基因去除的影响及其机理.     

黄浦江水域抗生素及抗性基因污染初步研究

采用高效液相色谱-质谱法,调查了黄浦江江水及底泥中6种常见兽用抗生素的含量特征,并采用实时荧光定量PCR方法,分别研究了该水域相应的8种代表性抗生素抗性基因(Antibiotics Resistance Genes,ARGs)的存在及丰度水平。结果显示,调查的四环素类、磺胺类及氯霉素抗生素在江水中的质量浓度范围分别在0.44～2.69、0.97～1.96、0.03～0.26μg·L-1之间,在底泥中的质量分数则分别为22.10～72.74、25.98～117.29、nd～50.47μg·kg-1。所有样品中除tet(O)、tet(B/P)未检出外,其他6种抗性基因均有检出。与四环素类抗性基因相比,磺胺类抗性基因的绝对拷贝数及相对丰度较高,为黄浦江水域中的优势抗性基因。相关性分析表明:江水中sul(Ⅲ)、tet(W),以及底泥中的sul(Ⅱ)丰度与对应相中磺胺类抗生素含量显著正相关,江水中sul(A)则与水相中氯霉素、四环素含量显著相关,其他几种抗生素与抗性基因间未见相关性存在。除抗生素外,黄浦江水域ARGs的相对丰度还可能与抗性基因种类及其环境因素(如光照、温度、pH和重金属等)有关。     

污水处理厂空气介质抗生素抗性基因的分布

考察了污水处理厂空气介质中典型的抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)污染水平和浓度分布,并通过16S r RNA高通量技术对样品进行亲缘性及溯源研究。结果表明,在污水厂空气样品中8种抗生素抗性基因的检出率均超过50%,其中tet C、sul1、sul2和erm B检出率为100%。在曝气池和污泥脱水车间空气样品中8种抗性基因检出率均为100%。对其中的sul1、sul2、tet G和tet X共4种ARGs的定量分析结果表明,以上4种基因的相对浓度范围在102~105copies·ng~(-1)DNA之间,与邻近居民区空气样品抗性基因浓度处于同一水平;空气样品16S r RNA高通量测序聚类分析结果显示,居民区空气与污水厂园区内空气有较高的种群相似度,污水厂处理单元对其邻近区域的空气介质微生物组成影响较大。     

家蝇在敌敌畏高负荷环境中的抗性研究

点滴试验结果表明,天津北郊家蝇对敌敌畏产生了抗性。1983年,家蝇的LD_(50)值是0.473ng,比敏感品系大35倍。然而1986年家蝇的抗性比值比1983年减少了14倍,但对菊酯类杀虫剂苯醚菊酯,家蝇还没有发生抗性。 家蝇头的AchE对敌敌畏的双分子速率常数(Ki)是0.7×10~5mol~(-1)min~(-1)。家蝇对敌敌畏产生抗性,可能是由于AchE改性,即对抑制剂的反应速率极大地减少等原因所致。     

芹菜赖氨酸加苏氨酸抗性细胞系的选择

用４ｍｍｏｌ－／Ｌ浓度的赖氨酸加苏氨酸作为选择压，经相同浓度液体和固体选择培养基连续选择，从未经诱变处理的芹菜胚性愈伤组织筛选出一个稳定的赖氨酸加苏氨酸抗性细胞系并得到再生植株。抗性细胞系再生植株整株的氨基酸含量比对照组植株高１０倍左右。但是地上部分氨基酸含量，抗性细胞系再生植株比对照植株有所降低。两种植株叶片的细胞色素氧化酶同工酶谱有明显差异，抗性细胞系再生植株有４条谱带，而对照植株只有两条谱带     

抗生素、重金属和杀生剂抗性共选择机制

细菌抗生素抗性已被世界卫生组织认定为对公众健康的重要威胁。细菌抗性除了受到抗生素的直接选择压力,也受到其他物质如重金属和杀生剂的共同影响。研究发现,细菌可以通过外排泵系统、细胞膜通透性改变、作用靶标点的改变、酶修饰或降解作用、应激反应改变生理特性、金属螯合和生物转化等抗性机制对这些选择压力产生抗性,或者通过协同抗性、交叉抗性和共调控抗性的机制产生多重抗性。本文综述了细菌对抗生素、重金属和杀生剂的单一抗性机制、多重抗性机制,以及重金属和杀生剂对细菌抗生素抗性的影响机制,并分析了目前研究的不足之处。     

害虫对转基因Bt作物的抗性及其管理对策

至今为止,已经有２６种植物成功地转入了Ｂｔ毒蛋白基因,它们将在防治害虫中发挥重要作用．Ｂｔ作物释放的潜在风险是害虫的抗性进化．害虫对Ｂｔ毒蛋白产生抗性的机制包括行为躲避、生理生化机制及遗传机制．抗性等位基因的初始频率和抗性的遗传稳定性等特性影响着抗性管理对策的实施和效用．抗性管理对策包括Ｂｔ作物的轮作、转入多个杀虫基因、Ｂｔ毒蛋白高剂量表达、低剂量表达和目标特异表达以及避难所策略等,它们是互为补充的．其中,“高剂量／避难所”策略受到广泛的重视．但是,这些策略来自理论数学模型和实验室数据,其有效性尚需要田间实验的检验并得到进一步的完善     

土壤环境中抗生素抗性基因污染研究进展和热点分析

近年来,土壤环境中抗生素抗性基因(ARGs)污染引起广泛关注。以Web of Science核心数据库和万方数据库文献资料为数据源进行文献计量学分析,从年发文量变化、不同国家贡献及研究主题演变(基于关键词)等方面对土壤环境中ARGs污染相关研究进行剖析,以此探讨国内外该领域的研究现状、热点和发展。结果表明,土壤中ARGs污染相关研究的发文数量快速增长。我国文献在发文数量、论文被引频次方面具有重要影响,表明我国在该领域有较强的国际学术影响力。关键词聚类分析表明该领域的研究方向主要集中在以下5个方面：(1)土壤中携带ARGs的微生物及其环境行为;(2)土壤环境中ARGs的来源和持久性;(3)土壤环境中ARGs的传播和消减方法;(4)土壤中共存物质对ARGs丰度和迁移行为的影响;(5)农业生产活动对土壤环境中ARGs污染的影响。同时,在介绍ARGs常用检测方法以及土壤环境中ARGs污染来源和分布的基础上,剖析影响ARGs在土壤中传播的多种因素,探讨土壤环境中ARGs的消减方法,并指出当前研究尚存的不足之处以及今后的研究方向。该文可为未来土壤环境中ARGs污染领域的研究和风险管控提供参考。     

大型蚤对五价砷抗性选择的响应

金属污染对栖息在该环境中的生物具有强大的选择力,生物若能进化出对该金属的抗性则能在该环境中生存下去,否则将会灭绝。人工模拟的选择方法可以用来研究生物对金属的抗性进化。为了探索大型蚤(Daphnia magna)是否能进化出对五价砷(As(Ⅴ))的抗性,采用多代选择的方法对其进行了As(Ⅴ)诱导的抗性响应研究。依据本实验室大型蚤对As(Ⅴ)的96h半致死浓度(4.25 mg·L~(-1)),试验选取As(Ⅴ)亚致死浓度(8.0 mg·L~(-1))对大型蚤进行选择,每代选择30%~50%对As(Ⅴ)耐受性高的大型蚤转移至不加As(Ⅴ)环境下继续繁殖得到下一代,并重复该选择过程至获得第五代(F5)终止试验。以选择组F5代及对照组F5代大型蚤为测试目标,考察其在As(Ⅴ)继续暴露下的存活时间以期获得具As(Ⅴ)抗性大型蚤。结果显示,在F5代中,选择组大型蚤在As(Ⅴ)(8.0 mg·L~(-1))暴露下的存活时间相比对照组显著延长175%,证实了大型蚤对As(Ⅴ)的进化抗性。进一步研究发现,选择组F5代与对照组F5代相比繁殖力下降19.96%,平均每批产仔量降低15.71%。这表明经过五代人工选择后,大型蚤能够进化出对As(Ⅴ)的抗性,而这种抗性的进化伴随以生物适应性参数的降低为代价。另外,大型蚤对这种抗性的获得机制(对As(Ⅴ)的累积和脱毒机制)仍需进一步研究。     

高灵敏度铜抗性酿酒酵母表达系统的构建与应用

利用PCR-mediated Technique对酿酒酵母W303-1A金属硫蛋白基因(cup1)进行敲除,获得一株铜离子敏感型酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae W303-1A cup1△),其对Cu2+抑制浓度由1.2 mmol/L降为0.08 mmol/L;以pYX212载体为基本构架,以S.cerevisiae W303-1A cup1△为宿主菌,构建了以cup1作为筛选标记的pYX212M表达系统,并成功表达了绿色荧光蛋白基因(gfp),从而实现了高灵敏度铜抗性酿酒酵母表达系统的构建与应用.本研究构建的高灵敏度铜抗性酿酒酵母表达系统不仅廉价、安全,而且丰富了酵母的表达系统,同时对微生物的铜抗性机理及生物修复功能的研究具有指导意义.     

磺胺类耐药菌中抗性基因sul的表达规律

抗生素环境污染是影响抗生素抗性基因传播和扩散的主要因素,然而关于抗生素耐药菌在抗生素暴露下抗性基因的表达机制研究甚少。本研究利用RT-PCR方法检测了土壤中优势耐药菌菌株炭疽芽孢杆菌(Bacillus anthracis SYN201,G+)和弗氏志贺菌菌株(Shigella flexneri NJJN802,G-)在含有不同浓度磺胺类药物的培养基中生长不同时间后抗性基因(sul 1、sul 2、sul 3)的表达变化。结果发现:无论培养基中是否存在磺胺类药物,菌株SYN201和NJJN802中的3种磺胺类抗性基因均分别在培养的第72小时或36小时出现一个明显的表达峰,而在其他培养时间下不表达或表达量处于相对极低的水平;磺胺嘧啶的存在有助于提高菌株在此特征表达时间下抗性基因的表达水平,与未加磺胺嘧啶组相比,暴露于磺胺嘧啶(60μg·m L~(-1))组的sul 1、sul 2和sul 3在菌株SYN201中的相对表达量分别提高了2.5、4.8和3.2倍,而在菌株NJJN802中的相对表达量分别提高了3.7、6.0和5.0倍。通过将耐药菌暴露于不同磺胺嘧啶浓度下考察sul基因相对表达情况,研究发现随着培养基中磺胺嘧啶浓度的升高(0~1 024μg·m L~(-1)),菌株SYN201和NJJN802中sul基因的表达量整体上呈现出明显的上升趋势。本研究对揭示磺胺耐药菌的抗性表达规律及抗生素暴露对其抗性表达发挥的作用具有重要意义。     

农田土壤抗生素抗性基因与微生物群落的关系

抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)作为一种新型环境污染物,近20年来在农田土壤中广泛富集,促进了耐药性的传播.土壤微生物群落在农业种植下也发生了极大的变化,由于ARGs的传播扩散与微生物息息相关,因此关于两者之间关系及相互作用的研究急速增加.本文通过综述近几年的国内外研究成果,概述了农田土壤ARGs的分布现状和优势微生物群落的变化情况,从农业种植模式、有机肥施用情况、施用有机肥的种类、土壤理化性质和土壤污染影响等角度总结ARGs富集与优势微生物群落、微生物多样性变化的关系,指出耐药菌的变化情况,基于当下研究的不足展望了继续深入探索的方向,为今后进一步深入探索两者间的科学规律提出了设想.     

城市社区农贸市场空气微生物及抗生素抗性基因研究

社区农贸市场活禽交易区是城市重要的人畜交叉感染区域,区内高存量的微生物和抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)可通过粪便、冲洗水、空气等介质传播扩散。而空气介质中通过微生物气溶胶形式的传播途径,因其隐秘性、持久性的特点而对社区居民健康构成严重威胁。本文研究了深圳市某典型社区农贸市场内空气微生物及抗生素抗性基因。结果表明,活禽交易区可培养细菌浓度高达105CFU·m-3,远高于一般室内区域(103CFU·m-3),其中PM2.5精细颗粒物(0.65~3.3μm)中所含菌量占总菌量42%以上;活禽交易区空气介质中,抗生素抗性基因tet G、tet W、sul1和sul2检出率达70%以上,其绝对浓度在10~4~10~9copies·m-3之间;周边环境空气样品中,随着与活禽交易区距离的增加,空气微生物及抗生素抗性基因含量呈显著下降趋势。结果表明,农贸市场活禽交易区是微生物和抗生素抗性基因的一个重要储存库,活禽交易区空气会严重影响农贸市场及其外周边空气质量。     

重金属铜离子抗性菌株的筛选和吸附性能

从四川红原地区土壤中分离纯化得到对重金属铜离子(Cu2+)具有良好抗性的菌株YS-22,经16S rDNA序列比对鉴定该菌为克雷伯氏菌属(Klebsiella)中的产酸克雷伯氏菌(K.oxytoca).利用该菌进行生物吸附研究,结果显示其对水体中的重金属Cu2+具有良好的吸附性能,吸附行为能很好地符合pseudo二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,不同的培养条件以及菌体所处的不同生长时期会影响菌体的吸附效果,PGY培养基培养达到生长指数期时菌体用于吸附效果最好.最佳吸附pH值为5.30,吸附迅速,约60 min即可达到吸附平衡,最大单位吸附量达到117.6mg g-1干重菌体.研究表明该菌株作为一种生物吸附剂用于去除废水中的重金属铜污染具有一定的实际应用价值.