鸡粪和猪粪生物发酵过程中抗生素抗性基因的动态变化

来源：环境科学杂志2023年第1期北京时间：

作者：张丹,彭双,王丹青,王一明,林先贵

单位：中国科学院南京土壤研究所, 南京 210008,中国科学院大学, 北京 101400,江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心, 南京 210095,中国科学院南京土壤研究所, 南京 210008,江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心, 南京 210095,宁夏大学农学院, 银川 750021,中国科学院南京土壤研究所, 南京 210008,中国科学院大学, 北京 101400,江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心, 南京 210095,宁夏大学农学院, 银川 750021,中国科学院南京土壤研究所, 南京 210008,江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心, 南京 210095

摘要：畜禽粪便是储存和传播抗生素抗性基因（ARGs）的主要载体.为明确鸡粪和猪粪堆肥过程中ARGs和MGEs相对丰度的变化及影响其消减的关键环境因子，探索减少畜禽粪便堆肥中ARGs含量并降低其污染风险的有效方法，采用实时荧光定量PCR技术和16S rRNA高通量测序技术，测定了鸡粪和猪粪好氧堆肥75 d的过程中，不同阶段10种ARGs和7种可移动遗传元件（MGEs）的丰度变化和细菌群落变化，分析了ARGs和MGEs与细菌群落的相关性和堆体理化性质（温度、含水率、pH和DOC）变化对ARGs和MGEs丰度的影响.结果表明，猪粪（PM）中ARGs和MGEs丰度显著高于鸡粪（CM）.堆肥结束后，两种堆肥中9种ARGs和5种MGEs的相对丰度均显著降低，其中CM中3种ARGs （tetM、tetT和aacA）和4种MGEs （ISEcp1、IS1216、IS613和tnp614 ）的去除率达到99%；PM中9种ARGs［tetB （P）、tetL、tetM、tetO、tetT、aacA、aadD、aphA 3和sat4 ］及4种MGEs （ISEcp1、IS26、IS1216和tnp614 ）去除率均达到99%；而两种堆体中的tetG、intI1和IS6100 相对丰度均呈增长趋势.厚壁菌门（Firmicutes）和放线菌门（Actinobacteria）是堆肥中的主要细菌类群，相关性分析结果表明放线菌门和变形菌门（Proteobacteria）可能是tetG和intI 1 的潜在宿主，它们在堆肥后期丰度增加可能是导致这2种基因丰度增加的原因.冗余分析（RDA）表明，含水率和pH是影响CM和PM堆肥过程中ARGs和MGEs相对丰度变化的关键环境因子，堆肥理化性质、细菌群落和MGEs共同驱动了ARGs的组成和丰度变化.堆肥可显著降低鸡粪和猪粪中ARGs的丰度，从而降低畜禽粪便在农业生产中ARGs扩散的风险；但仍有部分ARGs和MGEs高丰度残留，因此需进一步优化堆肥工艺，提高畜禽粪便的无害化处理效果，促进有机肥安全农用.

关键词：畜禽粪便,抗性基因(ARGs),可移动遗传元件(MGEs),Ⅰ类整合子,堆肥,