基于宏基因组技术分析MBR膜清洗后污泥中抗性基因

来源：环境科学杂志2021年第1期北京时间：

作者：杜彩丽,李中浤,李晓光,张列宇,陈素华,黎佳茜,李曹乐

单位：中国环境科学研究院国家环境保护地下水污染模拟与控制重点实验室, 北京 100012,同济大学环境科学与工程学院, 上海 200092,中国环境科学研究院国家环境保护地下水污染模拟与控制重点实验室, 北京 100012,南昌航空大学江西省持久性污染物控制与资源循环利用重点实验室, 南昌 330063,中国环境科学研究院国家环境保护地下水污染模拟与控制重点实验室, 北京 100012,中国环境科学研究院国家环境保护地下水污染模拟与控制重点实验室, 北京 100012,南昌航空大学江西省持久性污染物控制与资源循环利用重点实验室, 南昌 330063,中国环境科学研究院国家环境保护地下水污染模拟与控制重点实验室, 北京 100012,中国环境科学研究院国家环境保护地下水污染模拟与控制重点实验室, 北京 100012

摘要：污水处理厂作为抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes，ARGs）的重要储存库，是自然界ARGs的主要来源之一.膜生物反应器（membrane bioreactor，MBR）被认为是一种能够有效去除污水处理厂中ARGs的技术工艺.MBR膜截留的废水中胶体、颗粒物、悬浮物及微生物代谢物中存在着大量的病原菌与抗性基因，而目前关于膜清洗后污泥中抗性基因的分布特征和规律尚不明确.本文采用宏基因组技术对MBR膜清洗后污泥中抗性基因进行了分析.结果显示，膜清洗后污泥中共检测出39门，其中优势菌门为Proteobacteria、Nitrospirae和Actinobacteria，优势菌属为Nitrospira、Pseudomonas和Bradyrhizobium.污泥样品含有的病原菌属占所有菌属的10.54%，其中Pseudomonas属相对丰度最高，占到所有菌属的3.94%.样品中共注释出17类ARGs和16类金属抗性基因（metal resistance genes，MRGs，15类单金属抗性基因和1类多重金属抗性基因）.其中，多药类抗生素抗性基因相对丰度最高，占49.08%.金属抗性基因中多重金属类抗性基因相对丰度最高，占该污泥样品的34.58%，单金属抗性基因中对铜的抗性基因数量最多，占19.99%.该膜清洗后污泥中微生物群落最主要的功能通路为代谢相关，并存在大量与人类疾病相关的代谢通路相关基因，其中涉及细菌耐药和细菌传染疾病的基因数量最多，分别为占人类疾病相关的代谢通路已注释序列的34.50%和16.62%.由此可见，膜清洗后污泥中蕴藏着丰富的ARGs、MRGs以及病原菌属，具有潜在的环境健康风险，需要加强对膜清洗后污泥中ARGs、MRGs以及病原菌的管控.本文为选择合适的技术工艺有效去除膜清洗后污泥中ARGs、MRGs以及病原菌提供指导.

关键词：膜生物反应器(MBR),污泥,抗生素抗性基因(ARGs),金属抗性基因(MRGs),宏基因组学,