重金屬污染農田土壤中抗生素抗性基因與可移動遺傳元件的分布.pdf

1、目的:描述某重金屬污染農田土壤中抗生素抗性基因（ARGs）以及參與ARGs水平轉移（HGT）的可移動遺傳元件（MGE）陽性率及相對豐度的時間、空間分布規(guī)律。在此基礎上嘗試分析重金屬含量與 ARGs、MGEs相對豐度之間的相關性。
　　方法:
　　1.按照《土壤環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范》（HJ/ T166-2004），分別于2014年3月、6月、10月和2015年1月在河南省某重金屬污染農田土壤中常年主導風向的下風向采集4個時間點的農

2、田土壤混合樣。每個時間點采樣根據距離工廠煙囪的位置由近及遠選擇7塊農田土壤，距離分別約為741m、943m、1514m、1617m、1777m、2103m和2556m，分別編號為G1-G7號采樣區(qū)。
　　2.土壤脫腐預處理后試劑盒提取土壤總 DNA。普通聚合酶鏈式反應（PCR）檢測 ARGs和MGEs共計19種。其中4種MGEs包括：inti1、inti2、orf513和ISCR2，15種ARGs包括：sul1、sul2、tetA

3、、tetC、tetE、tetM、tetQ、tetW、CTX-M-1、bla-TEM、SHV、strA、qnrA、qnrB和qnrS。
　　3.實時熒光定量 PCR技術(qPCR)對目的基因inti1、sul1、sul2、tetA、tetM、tetW定量檢測。
　　4.使用SPSS21.0進行數據分析。Fisher精確概率法分析不同時間點不同距離土樣上 ARGs與 MGEs陽性率的差異。Kolmogorov-Smirnov檢驗

4、基因相對豐度所有數據的正態(tài)性，Kruskal-Wallis H多組秩和檢驗、兩相關樣本非參數檢驗、Wilcoxon符號秩和檢驗分析不同時間點不同距離采樣區(qū)上 ARGs與 MGEs相對豐度的差異。Spearman相關性分析了解各基因間、基因與重金屬之間的相關關系。檢驗水準α=0.05。
　　結果:
　　1.普通PCR共檢測出8種ARGs、3種MGEs。8種ARGs的陽性率分別是sul2（22/28，78.6％）、tetC（22

5、/28，78.6%）、bla-TEM（18/28，64.3%）、sul1（15/28，53.6%）、tetA（11/28，39.3%）、strA（9/28，32.2%）、tetM（6/28，21.4%）和tetW（3/28，10.7%）。3種 MGEs的陽性率分別是 inti1（18/28，64.3%）、inti2（3/28，10.7%）和ISCR2（7/28，25.0%）。測序序列上傳GenBank，序列號分別為：KT625466，K

6、T625467，KT625472，KT625465，KU940035，KU940037，KT625468，KT625470，KT625469，KU940036，KT625471。
　　2.每個采樣區(qū)上4個采樣時間點間總基因陽性率差異均無統(tǒng)計學意義；但在3月不同距離土樣間總基因陽性率差異有統(tǒng)計學意義；單個基因不同距離采樣區(qū)的陽性率差異均無統(tǒng)計學意義；抗生素抗性基因 sul2、tetC、bla-TEM和可移動遺傳元件 inti14個時

7、間點間陽性率差異有統(tǒng)計學意義；同一采樣時間點上各基因間的陽性率差異均有統(tǒng)計學意義；G2、G6采樣區(qū)上各基因間的陽性率差異有統(tǒng)計學意義。
　　3.3月、6月不同距離土樣中總基因相對豐度差異有統(tǒng)計學意義；G3、G4、G5采樣區(qū)4個時間點間總基因相對豐度差異有統(tǒng)計學差異；單個基因在不同距離土樣上相對豐度差異均無統(tǒng)計學意義；可移動遺傳元件 inti1在4個采樣時間點間的相對豐度差異有統(tǒng)計學意義；G2采樣區(qū)不同基因間相對豐度差異有統(tǒng)計學意義

8、；10月、1月單個基因間的相對豐度差異有統(tǒng)計學意義。
　　4. inti1與總基因相對豐度之間存在正相關，相關系數為0.644，總sul與總tet相對豐度相關系數為0.743，sul1與 tetM、tetA、tetW相對豐度存在相關，相關系數分別為0.711，0.519，0.535，sul2與 tetM、tetA相對豐度相關系數分別為0.480，0.411；tetM與 tetW相對豐度之間相關系數為0.742，sul1與 sul2

9、相對豐度相關系數為0.386。所有相關均有P<0.05。
　　5. sul1相對豐度與重金屬砷、鎘、鋅、銅含量之間的相關系數在0.162~0.516之間，四環(huán)素類抗性基因 tetW相對豐度與銅含量相關系數為0.375，基因總豐度與As含量顯著相關系數為0.375。所有相關均P<0.05。
　　結論:
　　1.該工廠附近農田土壤中可見一定類型的ARGs及MGEs分布（常見sul2、tetC、bla-TEM和inti1），