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J. Hazard Mater.(IF=14.224)磁场对堆肥中抗生素抗性基因的影响

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抗生素可用于预防和治疗畜禽疾病,畜禽粪便成为抗生素耐药菌、抗生素耐药基因(ARGs)和移动遗传元件(MGEs)的重要储存地,成为了一种新的环境污染物,且ARG通过区域基因转移,使不同微生物堆抗生素产生抗药性,威胁公共健康。好氧堆肥使减少禽畜粪便中ARGs的一种重要方法,然而,大量研究表明好氧堆肥降低了大部分ARGs的丰度,但仍有部分无显著影响。

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中国科学院地理科学与自然资源研究所研究团队在环境科学与生态学领域Top期刊Food Bioscience在线发表了题为“External static magnetic field potentiates the reduction of antibiotic resistance genes during swine manure composting”的文章,以猪粪为原来,在平均磁场强度为8 mT和14.81 mT的静磁场下进行堆肥实验,探究磁场环境对堆肥过程中ARGs和MGEs的影响。

本研究堆肥样品中发现了12种高危ARG,包括抗磺胺类药物,抗β-内酰胺类药物、抗大环内酯、抗四环素和抗万古霉素。在14.81 mT磁场环境下,几乎所有高风险ARGs丰度在堆肥后显著下降,而对照组种仅有部分高风险ARGs丰度下降。磺胺类抗生素是最早且使用最广泛的抗生素之一,抗磺胺类药物sul1在环境中广泛存在,堆肥后,sul丰度在对照组中显著增加,而14.81 mT下降低,且在霍尔弧菌、大肠杆菌和沙门氏菌中常检测到的抗性基因未检测到,磁场环境可能消除了携带这些ARG的宿主细菌,有利于降低高危ARG的转染风险。堆肥过程中,在磁场环境下,细菌群落无显著变化,但壁厚菌的丰度显著低于对照,莱文虎克菌高于对照,促进好氧细菌对有机成分的降解。

堆肥前后,14.81 mT磁场环境下,MGEs丰度下降27.14%,而对照增加了4.06倍。移动质粒易携带ARG在不同微生物中传播,堆肥结束后,对照组和磁场下,质粒丰度分别下降2.01%和8.78%,磁场环境可降低基因转移引起的ARG传播风险。将磁场技术引入好氧堆肥场,为降低高危ARG的潜在环境风险提供了一种新思路。

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参考文献:

https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.130882