罗义课题组陈则友ISME J：抗生素生产废水处理过程富集耐药性人畜共患病原菌Aeromonas ve...

环境人Environmentor · 公众号 · · 2025-04-25 12:42

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图 2 ： AM-WWTP 中 ARG 及细菌的动态变化。（ a ） ARG 丰度（柱图）和种类（线图）的变化；（ b ）不同类型 ARG 的相对丰度；（ c ）与其他环境中 ARG 丰度的对比；（ d ）细菌在种水平分类的相对丰度。

随着污水处理的进行，检测到的 ARG 种类和数量均呈下降趋势 （图 2a ） ，表明污水处理工艺对 ARG 有一定的去除效果。其中，磺胺类和 β - 内酰胺类耐药基因是丰度最高的两种耐药基因类型 （图 2b ） ，这与该处理厂污水中残留的主要药物类型和制药厂生产的主要药物类型相对应，表明药物残留所具有的潜在筛选对应 ARG 类型作用。对比不同环境发现该污水厂 ARG 的丰度水平显著高于其他环境（如土壤、底泥、河水、饮用水等），与畜禽粪便这一公认的 ARG 高丰度储存库相接近 （图 2c ） 。最后，发现不同处理单元由某一特定微生物主导 （图 2d ） ，例如， Acinetobacter towneri 在调节池（ RT ）中占主导地位，而 Thauera aminoaromatica 在微电解池（ MER ）中普遍存在， Rhodocyclale 在第五组所属的处理单元保持高丰度。这可能是不同处理单元间 ARG 和细菌群落组成差异的最大原因。

水平基因转移在 ARG 存续中的重要作用

图 3 ： AM-WWTP 中 ARG 的不同残留策略。（ a ） aadA 由 Pseudomonas aeruginosa 携带在污水处理过程中持留；（ b ） aph(6)-I 由可移动遗传元件携带在不同宿主间传播而在污水处理过程中持留。

进行宏基因组组装并统计结果，发现某些微生物无法在污水处理过程中被去除而 ARG 可由这些宿主携带在处理过程中持留 （图 3a ） ，而另一些 ARG 可由在其侧翼存在的可移动遗传元件携带在不同宿主间传播因而在处理过程中得以留存 （图 3b ） 。进一步的统计分析证明可移动遗传元件在 ARG 的存续中发挥重要作用（详见 SI ）。

耐药致病菌 Aeromonas veronii 的富集

图 4 ： AM-WWTP 富集 A. veronii 。（ a ）携带 ARG 的宏基因组草图所构建的系统发育树；（ b ） OXA-12 与 A. veronii 具有密切联系；（ c ） qPCR 结果证实 A. veronii 的富集；（ d ） A. veronii 在不同培养基及电镜中的形态。

获得了 226 个携带 ARG 的宏基因组草图，其中有两个注释为 Aeromonas veronii 的基因组同时携带毒力因子且在处理过程中逐渐被富集 （图 4a ） 。 A. veronii 基因组注释到的一个 ARG 亚型 OXA-12 （ β - 内酰胺耐药基因）也在处理过程中被不断富集，且相关性分析显示 A. veronii 与 OXA-12 两者之间显著的正相关 （图 4b ） ，因而其富集可能是由于其对于 β - 内酰胺类药物存在耐药性而在抗生素残留环境中获得生存优势。最显著的富集过程出现在二沉池到出水过程，而污泥中 A. veronii 含量非常低，证明水处理过程中的泥水分离过程可能也对 A. veronii 的富集有奉献 （图 4b ） 。 A. veronii 是典型的水生细菌，其嗜水性可能导致其在泥水分离过程中高度富集于出水。由于进水样本缺乏宏基因数据，论文又使用 16S rRNA 测序手段证实 A. veronii 是从进水到出水不断的产生富集（图 4b ）。为保证富集现象不是由于“相对丰度”引入的偏差导致，进行了 qPCR 特异性扩增 A. veronii ，结果进一步证实处理过程富集 A. veronii 这一结论的可靠性 （图 4c ） 。最后，利用 A. veronii 筛选培养基及 A. veronii 对 β - 内酰胺的耐药性分离获得了一株 A. veronii 单菌。其在血平板上的溶菌环和在电镜照片中明显的鞭毛结构均暗示该菌具有潜在致病性 （图 4d ）， 需要进一步的动物实验以验证其致病性。