| 石家庄市土壤中喹诺酮类抗生素空间分布特征及其与微生物群落相关性 |
| 摘要点击 1555 全文点击 521 投稿时间：2021-12-10 修订日期：2022-01-25 |
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| 中文关键词 喹诺酮类(QNs) 微生物群落 土壤 多样性 功能基因 空间分布 相关性分析 |
| 英文关键词 quinolones (QNs) microbial community soil community diversity functional genes spatial distribution correlation analysis |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 赵鑫宇 | 河北科技大学环境科学与工程学院, 河北省污染防治生物技术实验室, 石家庄 050000 | zhaoxinyu_1206@163.com | | 剧泽佳 | 河北科技大学环境科学与工程学院, 河北省污染防治生物技术实验室, 石家庄 050000 | | | 陈慧 | 河北科技大学环境科学与工程学院, 河北省污染防治生物技术实验室, 石家庄 050000 | | | 付雨 | 河北科技大学环境科学与工程学院, 河北省污染防治生物技术实验室, 石家庄 050000 | | | 宋圆梦 | 河北科技大学环境科学与工程学院, 河北省污染防治生物技术实验室, 石家庄 050000 | | | 赵波 | 河北科技大学环境科学与工程学院, 河北省污染防治生物技术实验室, 石家庄 050000 | | | 张纪媛 | 河北科技大学环境科学与工程学院, 河北省污染防治生物技术实验室, 石家庄 050000 | | | 卢梦淇 | 河北科技大学环境科学与工程学院, 河北省污染防治生物技术实验室, 石家庄 050000 | | | 崔建升 | 河北科技大学环境科学与工程学院, 河北省污染防治生物技术实验室, 石家庄 050000 | | | 张璐璐 | 河北科技大学环境科学与工程学院, 河北省污染防治生物技术实验室, 石家庄 050000 | zhanglulu19850703@163.com |
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| 中文摘要 |
| 微生物群落作为土壤生态系统重要组分，长期低含量抗生素干扰会影响土壤中微生物群落结构及其功能.选取石家庄市为研究区，在2020年9月采集12个样点的表层土壤（0~25 cm），并根据空间方位将其划分为4个区（S1、S2、S3和S4）；运用超高效液相色谱-质谱联用（HPLC-MS/MS）方法测定土壤中典型抗生素——喹诺酮类（quinolones，QNs）含量，明晰QNs在土壤中的空间分布特征，同时利用16S rRNA高通量测序技术对土壤中微生物群落结构及功能进行研究，识别其主要环境影响因子.结果表明：①4个区域的QNs总含量平均值由大到小依次为：S3（313.5 μg·kg-1）>S4（65.54 μg·kg-1）>S1（46.19 μg·kg-1）>S2（12.63 μg·kg-1）.其中诺氟沙星（NOR）含量最高（平均值为91.99 μg·kg-1），而喹草酸（OXO）含量最低（平均值为0.4486 μg·kg-1）；②土壤颗粒以粉粒（2~50 μm）占比最高（66.7%~93.2%），而黏粒（小于2 μm）占比最低（2.50%~9.10%）；土壤中总磷（TP）和氨氮（NH4+-N）无显著空间差异，而硝氮（NO3--N）、亚硝氮（NO2--N）和土壤粒径呈现显著空间差异；③6种，优势菌属有5种，其中放线菌门（18.3%~34.6%）和变形菌门（13.6%~34.1%）为主要优势菌门，Arthrobacter（3.24%~8.61%）和Nitrososphaeraceae（2.93%~9.46%）为主要优势菌属；α多样性分析结果表明，Shannon值在S2区最高（6.48），而在S3区最低（5.89）；④相关性结果表明，QNs和土壤理化参数均会显著改变微生物群落的结构组成，OXO、NO3--N和土壤粒径会影响微生物群落多样性，而FLU、NH4+-N和NO2--N和土壤粒径会对微生物群落的功能产生影响.因此，需进一步加强石家庄市土壤环境中抗生素的风险管控. |
| 英文摘要 |
| Microbial communities are an important component of soil ecosystems. Long-term low content antibiotic pollution will affect the structure and function of microbial communities in soil. Therefore, Shijiazhuang City was selected as the study area, in which twelve sample points were set up in September 2020. These sample sites were divided into four areas (S1, S2, S3, and S4) according to spatial orientation. Ultra-high performance liquid chromatography-mass spectrometry (HPLC-MS/MS) was applied to determine the content of typical antibiotic-quinolones (QNs) in the soil. 16S rRNA high-throughput sequencing technology was used to study the microbial community structure and diversity in the soil. The results showed that:① the total detected contents of QNs in the four areas were S3 (313.5 μg·kg-1)>S4 (65.54 μg·kg-1)>S1 (46.19 μg·kg-1)>S2 (12.63 μg·kg-1). The content of norfloxacin (NOR) was the highest (91.99 μg·kg-1), whereas the content of oxolinic acid (OXO) was the lowest (0.4486 μg·kg-1). ② For grain size, the proportion of powder (2-50 μm) was the highest (66.7%-93.2%), whereas the proportion of clay (less than 2 μm) was the lowest (2.50%-9.10%). For physical and chemical parameters, total phosphorus (TP) and ammonia nitrogen (NH4+-N) showed non-significant spatial differences, whereas nitrate nitrogen (NO3--N), nitrite nitrogen (NO2--N), and grain size showed significant spatial differences. ③ For microbial community composition, there were six dominant bacteria phyla and five dominant bacteria genera, among which Actinobacteriota (18.3%-34.6%) and Proteobacteria (13.6%-34.1%) were the dominant bacteria phyla, and Arthrobacter (3.24%-8.61%) and Nitrososphaeraceae (2.93%-9.46%) were the dominant bacteria genera. The diversity results showed the highest value in the S2 area (6.48) and the lowest value in the S3 area (5.89). ④ QNs and soil physical and chemical parameters significantly changed the structural composition of microbial communities, and OXO, NO3--N, and soil particle size affected the diversity of microbial communities. FLU, NH4+-N, NO2--N, and soil particle size affected the function of the microbial community. Therefore, it is necessary to further strengthen the risk control of antibiotics in the soil of Shijiazhuang City. |
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