| 基于宏基因组学方法探究引滦入津输水链中抗生素抗性基因的分布扩散规律与影响因素 |
| 摘要点击 1774 全文点击 59 投稿时间：2024-10-14 修订日期：2025-03-10 |
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| 中文关键词 引滦入津输水链 抗生素抗性基因（ARGs） 可移动遗传元件（MGEs） 宏基因组 微生物群落结构 |
| 英文关键词 water transfer chaint from Luanhe River to Tianjin antibiotic resistance genes （ARGs） mobile genetic elements （MGEs） metagenomics bacterial community |
| DOI 10.13227/j.hjkx.202410104 |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 樊月婷 | 中国环境科学研究院生态环境部饮用水水源地保护重点实验室, 北京 100012
中国环境科学研究院湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室, 北京 100012 | fanyueting2006@126.com | | 昌盛 | 中国环境科学研究院生态环境部饮用水水源地保护重点实验室, 北京 100012
中国环境科学研究院湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室, 北京 100012 | changsheng83@163.com | | 王恩瑞 | 中国环境科学研究院生态环境部饮用水水源地保护重点实验室, 北京 100012
中国环境科学研究院湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室, 北京 100012 | 13681339599@163.com | | 朱崟莹 | 中国环境科学研究院生态环境部饮用水水源地保护重点实验室, 北京 100012
中国环境科学研究院湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室, 北京 100012 | | | 王山军 | 中国环境科学研究院生态环境部饮用水水源地保护重点实验室, 北京 100012
中国环境科学研究院湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室, 北京 100012 | | | 殷雪妍 | 中国环境科学研究院生态环境部饮用水水源地保护重点实验室, 北京 100012
中国环境科学研究院湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室, 北京 100012 | |
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| 中文摘要 |
| 于桥水库作为天津市的关键饮用水源，其水质安全至关重要. 潘家口和大黑汀水库作为“引滦入津”供水工程的起点，已发现存在百余种抗生素抗性基因（ARGs）污染. 但位于于桥水库上游遵化市内的3条输水链（淋河、沙河和黎河）ARGs水平暂未开展研究，揭示该流域ARGs的影响机制对深入了解流域水生态环境安全十分必要. 利用宏基因组学方法，对引滦入津流域表层水体中不同时期ARGs和可移动遗传元件（MGEs）的分布特征展开研究，并结合微生物群落结构及环境因子，探究其间的相关机制. 结果表明，引滦入津输水链中含有21种类型和1 161种亚型的ARGs，其中多重耐药类、大环内酯-林可酰胺-链阳霉素类和四环素类为主要类型，macB和tetA58为优势ARGs，具有从遗传位点间整合、切除功能和复制、重组或核酸修复功能的 MGEs 占主导地位，在枯水期ARGs与MGEs间呈现显著正相关关系. 环境因子与ARGs的相关性分析表明，温度、溶解氧和硝酸盐氮3种环境因子与多种ARGs存在显著相关性（P<0.05），ARGs的丰度易受到多种环境因子共同影响，但ARGs的组成和数量仅与总磷和溶解性总磷呈现相关性. 在微生物群落结构和ARGs的相关研究中，变形菌门是最主要的优势菌门，食酸菌属和红育菌属等多个优势微生物菌属与ARGs间呈现显著相关性，枯水期微生物菌属多样性与ARGs多样性存在更明显的显著相关性. 共现网络关系分析则表明ARGs与MGEs共现关系最为明显，部分与营养元素和光合作用相关的微生物菌属也与主要ARGs间呈现共现关系. 总体而言，明晰于桥水库上游输水链ARGs生物地球化学循环机制，厘清流域优势微生物菌群，可为区域流域抗性基因的传播污染控制提供决策依据. |
| 英文摘要 |
| Yuqiao Reservoir is an important drinking water source for Tianjin. As the source of the “Water Diversion Project from Luanhe River to Tianjin”， there are more than one hundred types of contamination of antibiotic resistance genes （ARGs） in the Panjiakou and Daheiting Reservoirs. However， the level of ARGs in the upstream water transfer chain of Yuqiao Reservoir （Linhe River， Shahe River， and Lihe River） has not yet been studied. It is necessary to characterize the dynamic mechanism of ARGs in this basin to gain a deeper understanding of water ecosystem security. In this study， metagenomic methods were used to investigate the distribution characteristics of ARGs and mobile genetic elements （MGEs） in the surface water of the water transfer chain from Luanhe River to Tianjin during different periods， combined with the correlation mechanisms among microbial community structure and environmental factors. The results showed that the water transfer chain of the Luan River to Tianjin contained 21 types of ARGs with 1 161 subtypes. The main types of ARGs were multidrug， macrolide-lincosamide-streptogramin b （MLSB）， and tetracycline， with macB and tetA58 being the dominant ARGs. The predominant types of MGEs were integration/excision （IE） and replication/recombination/repair （RRR）. Compared to that during the flood period， there was a significant positive correlation between ARGs and MGEs during the dry period. Correlation analysis indicated that temperature， dissolved oxygen， and nitrate showed significant correlation with various ARGs （P < 0.05）. The abundance of ARGs was more easily affected by multiple environmental factors， but the composition of ARGs showed correlations only with total phosphorus and dissolved total phosphorus. Proteobacteria was the most dominant phylum， and several dominant microbial genera， such as Acidovorax and Rhodoferax， also showed significant correlation with ARGs， especially during the dry period. The co-occurrence network analysis revealed the most significant co-occurrence relationship between ARGs and MGEs， and some microbial genera related to nutrient elements and photosynthesis also showed co-occurrence relationships with major ARGs. This project aims to profoundly understand the biogeochemical cycle mechanisms of ARGs in the upstream water transfer chain of the reservoir， and it can provide a scientific basis for decision-making to control the transmission of resistance genes within the regional basin. |
