文章信息
Bacterial community and climate change implication affected the diversityand abundance of antibiotic resistance genes in wetlands on the Qinghai-Tibetanplateau
Yuyi Yang,Guihua Liu, Chen Ye, Wenzhi Liu
DOI: 10.1016/j.jhazmat.2018.09.002
發表雜誌：Journal of hazardous materials（IF=7）
1.研究背景
抗生素抗性基因（ARG）已被確定為環境中新興的汙染物。但是，在高海拔的天然溼地中，ARG的信息很少。
2.方法
2.1 土壤樣品的採集和環境因子分析。
2.2 DNA提取及高通量定量聚合酶鏈反應（WcgeneBiotech, Shanghai, China）。
2.3 16S rRNA基因序列分析。
3.結果
3.1 不同類型溼地土壤中的抗生素抗性基因
2014年，從青藏高原的7個河流溼地，19個湖泊溼地和6個巴勒斯坦溼地收集了土壤樣本（圖1）。在32個溼地中檢測到的ARGs的多樣性在成分上相似，且所有主要的ARG抗性機制，其比率沒有顯著差異（圖2）。32個溼地土壤的Arg豐度和組成各不相同（圖3）。
圖1.青藏高原溼地（湖泊溼地（A）、河流溼地（B）和沼澤溼地（C））的位置和典型環境。
圖2. 檢測的Arg（a）數量及其對耐藥機制（B）的百分比（FCA、氟喹諾酮、喹諾酮、氟苯尼考、氯黴素和黴素耐藥基因；MLSB、大環內酯-林可醯胺-鏈陽黴素B耐藥）。
圖3. 河流溼地（R）、湖泊溼地（L）和沼澤溼地（P）抗生素抗性基因絕對豐度對數值。
3.2 ARGs變異的地理分析
研究分析表明，地理距離不影響Arg剖面的組成；海拔高度對ArgS總豐度有負向影響；沒有發現海拔與導致對四環素耐藥的精氨酸豐度之間的顯著相關性。
3.3 不同類型溼地土壤中的可移動遺傳元素（MGEs）
ARGs的絕對豐度與整合素的豐度顯著相關，但與轉座酶的豐度沒有顯著的相關性。ARGs的相對豐度與整合素和轉座酶的相對豐度顯著相關（圖4）。使用Gephi軟體通過Spearman相關分析對ARG和MGE的共現進行了研究，該分析顯示了網絡中ARG和MGE的簇（圖5）。
圖4.ARGs相對豐度與活動遺傳元件之間的皮爾遜相關關係。
圖5.抗生素抗性基因，轉座酶和1類整合素整合酶基因（intI1）共存模式的網絡分析。
3.4 溼地土壤細菌群落
在門的水平上，這32個溼地中細菌群落的組成並不相似（圖6）。
圖6. 河沿（R），湖相（L）和帕盧斯蒂林（P）溼地土壤中細菌水平的細菌群落組成。
3.5 精氨酸豐度與環境因子的相關性
通過熱圖和Spearman相關分析檢查了環境變量與ARG豐度之間的關係（圖7）。環境變量可以分為兩類：第一組包括水深，平均溫度，土壤銨，土壤溼度，土壤溫度和土壤總碳，而第二組包括土壤pH，水中總磷，硝酸鹽，降水，土壤水中的總磷，總氮和總有機碳，水電導率和土壤電導率。土壤水分和土壤總碳與賦予抗磺醯胺，萬古黴素，MLSB，其他和FCA的五種ARGs正相關。平均溫度，土壤銨鹽和土壤溫度與2至3類ARGs呈正相關。第二組的環境變量與任何ARGs類均無顯著相關性。
圖7.基於Spearman分析的ARG豐度與環境因素之間的相關關係。
結論
調查青藏高原的32個溼地的溼地類型，海拔和環境因素的變化，以評估該地區ARGs的決定因素。溼地土壤中的ARGs多樣且豐富，並且每個地點都不同，但是空間地理距離並不影響ARG剖面。高原地區細菌之間ARGs的轉移率較低。細菌群落組成是塑造ARG多樣性和地理分布的主要動力。土壤溼度和溫度與該地區的ARG含量呈正相關。