152 / 2023-10-24 22:22:43

灭菌和未灭菌猪粪施用对水培生菜内生菌和抗生素抗性基因的影响

抗生素抗性基因,猪粪,灭菌猪粪,生菜内生菌

牲畜粪便通常作为农业肥料使用，导致抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes，ARGs）在土壤和作物微生物中增殖与迁移。食用受ARGs感染的作物可导致ARGs和抗生素耐药细菌进入人体，这对人体的抗生素耐药性产生重大风险。尽管灭菌处理经常用于杀灭环境微生物，但其在阻控ARGs方面的功效尚不清楚。在本研究中，我们建立了水培生菜系统，收集培养20天的生菜叶片、根及相应水培溶液样品，采用高通量qPCR和16S rRNA基因测序技术，研究灭菌与未灭菌猪粪对水培溶液和生菜内生中细菌群落和ARGs组成的影响。在所有样品中共检测出68个ARGs和18个可移动遗传元件（mobile genetic elements，MGEs），灭菌和未灭菌猪粪处理均显著增加了溶液和根内生中ARGs和MGEs的检出数（P<0.05）。除此之外，相比未施肥的对照处理，灭菌和未灭菌猪粪施用均导致了水培溶液和生菜根内生中ARGs和MGEs的富集，最高富集倍数分别为 2507（灭菌猪粪）和827458（未灭菌猪粪）。样品的优势菌门为变形杆菌（19.08% - 97.64%）、拟杆菌门（0.20% - 63.78%）和厚壁菌门（0.00% - 13.60%）。厚壁菌门是未灭菌猪粪中ARGs的关键宿主细菌，能够转移并定殖到生菜组织中，灭菌粪便中缺乏能够转移和定殖于生菜组织的外源细菌，其对生菜内生细菌的多样性和组成影响不大。值得注意的是，共享ARGs的分布和富集表明，灭菌和未灭菌猪粪处理中，外源ARGs均能够从水培溶液迁移到生菜根内生。水培溶液和生菜内生样品中的共享细菌能够作为ARGs的宿主菌，促进ARGs的传播。方差分解分析表明，细菌群落、MGEs以及其之间的相互作用驱动了样品中ARGs的变化，其中细菌群落与MGEs的相互作用是主要因素，解释比例为81.87%。