【摘 要】
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抗生素和重金属作为饲料添加剂应用于规模化养殖业中,诱导了动物肠道中抗性细菌的出现,其随粪便排出体外,从而导致了养殖场畜禽粪便成为抗生素抗性基因(Antibiotic resistance
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抗生素和重金属作为饲料添加剂应用于规模化养殖业中,诱导了动物肠道中抗性细菌的出现,其随粪便排出体外,从而导致了养殖场畜禽粪便成为抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)的重要储存库。ARGs主要依赖水平基因转移(Horizontal gene transfer,HGT)机制在不同微生物种属间传播,而可移动遗传元件(Mobile genetic elements,MGEs)是HGT的主要媒介。好氧堆肥产品的农业利用是ARGs在环境中传播的重要途径。纳米零价铁对抗生素和重金属具有催化还原及吸附功能,被广泛地应用于污染治理中。因此,本文以不同浓度的纳米零价铁(0,100 mg·kg-1,1000 mg·kg-1)为添加剂,研究了纳米零价铁对猪粪堆肥过程中理化性质、ARGs和MGEs丰度及细菌群落的影响;分析了抗生素抗性基因与细菌群落及环境因子间的关系;探究了纳米零价铁对堆肥过程中抗生素抗性基因影响机理。取得的主要结果和结论如下:(1)所有堆体温度保持50℃以上超过5天,种子发芽指数大于80%,符合无害化的要求。添加纳米零价铁增加了堆肥产物中NH4+-N的含量,降低了bio-Cu的含量,同时加速了堆肥进程。(2)好氧堆肥降低了9个ARGs和4个MGEs的丰度,其降幅在0.31-2.38 logs。100 mg·kg-1纳米零价铁对sul1、sul2、dfr A7、erm F、erm X、int I2和Tn916/1545的削减效果最好。Network分析表明大部分ARGs与MGEs具有较强的相关性。因此,100mg·kg-1纳米零价铁可通过降低MGEs的丰度从而削弱ARGs的传播风险。(3)Firmicutes,Proteobacteria,Bacteroidetes和Actinobacteria是堆肥过程中的主要门。细菌群落主要随堆肥进程而变化。Network分析揭示了17个细菌属作为ARGs和MGEs的潜在宿主菌。RDA分析表明细菌群落和MGEs是引起堆肥中ARGs丰度变化的主要原因。综上所述,添加纳米零价铁加速了堆肥进程,降低了堆肥产品中bio-Cu的含量,且添加100 mg·kg-1纳米零价铁更能有效降低堆肥产品中ARGs和MGEs的丰度。细菌群落和MGEs主要影响了ARGs的变化,添加纳米零价铁可以降低ARGs潜在宿主菌的丰度,并且通过抑制水平基因转移减少ARGs的传播。
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