Water research:芳香族化合物导致废水处理生物反应器中抗生素抗性基因的丰度增加

Link: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135419308474

Journal:Water Research

IF: 7.913

Accepted:8 September 2019

antibiotic resistance genes (ARGs)

aromatic degradation genes (ADGs)

芳香族化合物降解过程与抗生素耐药性之间的关系目前知之甚少。本文研究芳香族化合物的降解与ARGs的选择之间的关系。

在处理含芳香族化合物(对氨基酚和对硝基酚)废水的生物反应器中富集了ARGs。

在细菌中观察到ARGs与ADGs的共发生（67.6%的公开可用的细菌基因组）。

携带ADGs的细菌携带的ARGs数量是仅携带ARGs的细菌的两倍多。网络分析表明, beta-内酰胺、氨基糖苷、大环内酯-林可沙胺-链球菌素、多粘菌素耐药基因是与ADGs相关的主要ARGs。

芳香族化合物对ARGs选择的影响值得关注。

方法

建立3个SBR反应器，分别为对照、添加对氨基酚、对硝基酚。污泥是从南京市某污水处理厂的曝气池中提取。实验按照添加的浓度分为三个阶段（10  mg L−1, 50  mg L−1,100  mg L−1）。

共16个样本，包括一个初始污泥，三个运行阶段分别取1, 2, 2个样本。

测16S rRNA gene V4区与宏基因组。

下载了NCBI上的细菌基因组数据，收集了5585个完整的基因组。

得到的宏基因组通过ARGs-OAP v 2.0 和DeepARG这两个工具搜索可能的ARGs。

ARGs-OAP v2.0 with an expanded SARG database and Hidden Markov Models for enhancement characterization and quantification of antibiotic resistance genes in environmental metagenomes. Bioinformatics, 1 (2018)

DeepARG: a deep learning approach for predicting antibiotic resistance genes from metagenomic data. Microbiome, 6 (1) (2018)

结果

反应器中ARGs多样性和丰度的比较。

(A)不同污泥样本中检测到的ARGs的相对丰度。

(B)不同反应器中共享的和独特的ARGs。

(C)不同阶段丰度显著变化的ARGs。

这些结果都说明了处理含芳香族化合物(对氨基酚和对硝基酚)废水的生物反应器中富集了ARGs。

在细菌中观察到ARGs与ADGs的共发生。相关性很强(Spearman's correlation coefficientr > 0.8) and significant (p < 0.01)。没有边框的圆圈、实心边框和虚线边框分别代表OTUs、ARGs和ADGs。

携带ADGs的细菌携带的ARGs数量是仅携带ARGs的细菌的两倍多。

其他还有一些结果略过。。

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