基于高通量定量PCR的手段追踪污水处理厂中抗生素抗性基因的变化特征

导  读

本研究追踪了污水处理过程中抗性基因的动态变化，将为提高污水处理厂中抗性基因的去除管理技术提供数据支持。

来源：中国科学院城市环境研究所网站（2018年12月12日）

抗生素抗性在致病菌中的扩散与传播挑战着全球人类感染的治疗。市政污水处理厂是抗性细菌和抗性基因的一个储备库，并可以将它们释放到环境中。污水处理厂接收不同来源的污水（例如医院废水，工业污水和家庭生活污水），这些污水中的人类共生细菌是污水处理厂中主要的微生物来源。相当比例的人类共生细菌具有抗生素抗性，因此随着污水汇入污水处理厂，抗性细菌和抗性基因显著增加。污水处理厂也被认为是基因水平转移的热点，基因水平转移可以促进抗性基因在不同细菌中产生与扩散。不同来源的高度多样化的细菌可以通过水平基因转移相互作用并交换抗性基因。此外，污水中不同浓度的化合物组分（例如，抗生素，重金属等）可以为抗性细菌提供持续的选择压力，促进新的抗性基因的产生。处理后的污水排放以及污泥农用会导致抗性基因释放到环境中。基于此，污水处理厂将人类活动和环境联系起来，在抗性细菌和抗性基因在环境中的发生，扩散与持续存在方面发挥着重要作用。

中国科学院城市环境研究所城市土壤与生物地球化学组朱永官带领的团队与香港大学张彤教授展开合作研究，从6个主要沿海城市11个污水处理厂中不同处理阶段共采取116个样品。采用基于16S rRNA基因的高通量测序分析和高通量定量PCR技术，研究污水处理过程对抗性基因及微生物群落的影响。研究发现污水处理过程显著减少了抗性基因的丰度和多样性，抗性基因的去除效率在1~2个数量级。然而，在出水样品中依然存在大量抗性基因的富集，尤其，检测到7个共有的基因存在于所有样品中，这些共有的基因主要编码抗β-内酰胺类，氨基糖苷类抗生素抗性以及编码可移动遗传元件。污水处理厂中抗性基因及细菌群落的分布随着污水处理过程，季节以及地域发生明显变化。

本研究追踪了污水处理过程中抗性基因的动态变化，将为提高污水处理厂中抗性基因的去除管理技术提供数据支持。相关论文“Tracking antibiotic resistome during wastewater treatment using high throughput quantitative PCR”已在线发表于国际微生物学杂志Environment International。该论文由博士生安新丽和苏建强等人完成，通讯作者为朱永官研究员和张彤教授。

该研究得到了国家自然科学基金和中科院城市环境研究所青年人才领域前沿项目资助。

污水处理厂中共有的抗性基因

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.envint.2018.05.011

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