忽略了土壤中的四环素及其4个表基之间的相互转化,以及对土壤抗性和细菌群体的影响
Chenxi Lu1, Cheng Qin1, Lixia Zhao1
1Agro-Environmental Protection Institute, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Tianjin 300191, China; Key Laboratory of Original Agro-Environmental Pollution Prevention and Control, MARA, Tianjin 300191, China; Tianjin Key Laboratory of Agro-Environment and Agro-Product Safety, Tianjin 300191, China.
Environment international
|August 11, 2024
概括
由于相互转化和缓慢的降解,四环素抗生素 (TCs) 和它们在土壤中的4个表基因在土壤中持续存在. 这些表原体,如4-epitetracycline (ETC) 和4-epioxytetracycline (EOTC),在土壤生态系统中促进抗生素耐药性基因 (ARG) 和移动遗传元素 (MGE).
科学领域:
- 环境化学环境化学
- 土壤科学 土壤科学
- 微生物学 微生物学
背景情况:
- 由于广泛使用和肥应用,四环素抗生素 (TCs) 和其代谢物,特别是4-epimers,在农业土壤中普遍存在.
- 现有的研究主要集中在母TC的环境命运上,对其在土壤生态系统中的4-epimers生态毒性的理解有限.
研究的目的:
- 在土壤中研究四环素 (TC),氧化四环素 (OTC) 及其相应的4个四环素 (4-epitetracycline, ETC;4-epioxytetracycline, EOTC) 的降解和相互转化动态.
- 评估这些化合物对土壤抗生素耐药性基因 (ARG),移动遗传元素 (MGE) 和细菌群落的比较影响.
主要方法:
- 进行了受控实验室实验,以追踪土壤样本中TC,OTC,ETC和EOTC的降解和转化.
- 使用定量PCR (qPCR) 来监测特定ARG和MGE的丰度.
- 使用高通量测序来分析土壤细菌社区结构的变化.
主要成果:
- 发现4-epimers (ETC,EOTC) 转化为其母化合物 (TC,OTC),并且与其父化合物相比,其降解速率较慢 (降解顺序:TC>OTC>ETC>EOTC).
- TC和OTC显著增加了大多数ARG和MGE的丰度,其中trb-C,IS1247和IS1111是最丰富的.
- ETC和EOTC对ARG和MGEs表现出延迟但相似的促进作用,归因于它们转化为母TC,突出显示了epimer对土壤抗性的延迟影响.
结论:
- TCs及其4-epimers的相互转化,加上epimers的缓慢降解,有助于TCs在土壤中的长期持久性.
- 不能忽视TCs在土壤生态系统上的4-epimers的生态毒性,特别是它们在促进ARG和MGE方面的作用.
- 包括Nocardioides和Solirubrobacter在内的Actinobacteria族成员被确定为受污染的土壤中ARG的重要宿主.
