超声/过氧化氢联合对水中四环素抗性基因的去除研究

来源：环境与职业医学杂志 2021年第7期北京时间：

作者：朱光平, 陈日萍, 薛晨晨, 白洁, 范宏亮, 吴南翔,

摘要：背景四环素抗性基因是新型环境污染物抗生素抗性基因（ARGs）中最具有代表性的一种，常在抗性菌（ARB）中存在，广泛分布于水环境中，对人类健康和生态环境的稳定造成了巨大的潜在危害。目的探索新的、有效去除水环境中四环素抗性基因的方法，分析四环素抗性基因去除效果的影响因素，为环境中ARGs的去除方法提供参考。方法构建含有tetA、tetR这两种四环素抗性基因的大肠杆菌（E.coli），并将其接种在无菌水中（D600=1.0），分别用超声、过氧化氢（又称双氧水，H2O2）及超声/H2O2联合对两种抗性E.coli的抗性基因进行去除。超声处理设为3个组，分别为20次（C20）、40次（C40）、80次（C80），0次（C0）作为对照组；H2O2处理设为3个组，分别为10、20、60 mg·L-1，以不加H2O2作为对照组；超声/H2O2联合处理为两种单独处理组的9种组合形式，对于有H2O2参与的处理组，设30 min（T30）、60 min（T60）、120 min（T120）、240 min（T240）、360 min（T360）5个时间点采样，以0 min（T0）作为对照组。每种处理条件的样本量设为3个，通过处理前后目标tetA、tetR数量级的减少量，即处理后密度（ρ）与初始密度（ρ0）比值的常用对数值lg（ρ/ρ0）来评估每种方法的去除效果。结果超声单独作用于抗性E.coli时发现随着超声次数的增加，tetA、tetR下降的数量越多，但总的下降幅度不大：C80时，tetA、tetR分别下降0.62、0.17个数量级，且超声对tetA的去除效率明显高于tetR（P < 0.05）。在电镜下观察超声处理后抗性细菌表面产生球形凸起，部分细菌结构破碎。H2O2单独作用于抗性E.coli时发现H2O2剂量与处理时间之间具有交互作用（P < 0.05）；不同H2O2剂量之间差异有统计学意义（P < 0.05），H2O2对抗性E.coli中的tetA、tetR的去除效果呈现出低浓度要优于高浓度的现象。H2O2对tetA的去除作用随着时间的累积十分明显，最高可降低0.51个数量级（10 mg·L-1 H2O2，360 min）；而其对tetR却呈现出反向的增加作用，最高可增加0.45个数量级（60 mg·L-1 H2O2，240 min）。超声、H2O2联合作用于抗性E.coli时发现超声处理与H2O2剂量之间具有交互作用（P < 0.001），呈现出超声次数越多，H2O2剂量越低，去除效果越好的趋势：tetA（C80，10 mg·L-1 H2O2，30 min）、tetR（C40，10 mg·L-1 H2O2，120 min）最高分别减少1.15、0.56个数量级。超声、H2O2共同作用30 min后，tetA、tetR的数量随时间的累积变化并不明显（P > 0.05），但不同剂量的H2O2对两种抗性基因的去除效果差异有统计学意义（P < 0.001）。结论超声处理可对大肠杆菌造成机械损伤，导致大肠杆菌破碎、内容物流出。H2O2对水溶液中的四环素抗性基因tetA、tetR有明显的去除作用，对E.coli内的tetA有较为明显的去除效果，对tetR有反向增加的趋势。与单一方法相比，超声联合H2O2可实现低浓度H2O2对抗性E.coli内tetA、tetR的有效去除。

关键词：抗生素抗性基因, 抗性菌, 超声, H₂O₂, 联合处理, 去除方法,