肉牛养殖场粪便抗生素抗性基因分布特征研究

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抗生素抗性基因(Antibiotic Resistance Genes,ARGs)是细菌耐药性产生的根源,并可通过基因水平和垂直转移进行传播,比抗生素本身对环境和人类健康的危害更大。畜禽养殖场粪便是ARGs的储存库,而关于肉牛粪便中ARGs的分布特征及转移传播的影响因素研究较少。因此,本研究通过对来自宁夏的10个肉牛养殖场养殖情况调研,利用荧光定量PCR技术检测肉牛粪便中的ARGs丰度,结合粪便中重金属含量、养分浓度、微生物组成与ARGs丰度之间的相关性分析,探究肉牛养殖过程中影响ARGs丰度及转移传播的关键因素,为控制我国畜禽养殖场ARGs污染,促进肉牛健康养殖,降低ARGs可能带来的公共健康风险提供科学依据。研究结果如下:(1)调研的肉牛养殖场养殖模式以自繁自养为主,养殖品种以西门塔尔牛居多。不同肉牛养殖场饲养管理方式存在较大差异,整体上存栏量高的牛场机械化水平高。存栏量高于100头的肉牛养殖场使用抗生素较多样,整体上使用β-内酰胺类抗生素的牛场数最多、氨基糖苷类次之,且这些养殖场会进行堆肥处理;存栏量低于100头的肉牛场基本不使用抗生素,清粪后会直接施用于农田;大多数牛场清粪频率较低,牛场间消毒频率不一。(2)在牛场粪便中六类11个ARGs(aadA、strA、strB、bla TEM、cml A1、flo R、erm B、sul2、tet O、tet W、tet X)和两个可移动遗传元件(Mobile Genetic Elements,MGEs)(Int1、Tp614)广泛存在,喹诺酮类基因未检出。存栏量高于300头、养殖年限超过1年、养殖过程使用抗生素、清粪频率低的牛场粪便中多数ARGs及MGEs相对丰度相对较高,消毒频率较高的情况下,部分ARGs和MGEs(aadD、fex A、erm B、erm X、tet S、Tp614)的相对丰度依然较高。高丰度ARGs和MGEs具有潜在的传播风险。(3)牛场粪便中ARGs间存在广泛共现,Int1、Int2、Pb和K与多个ARGs呈显著正相关,Int1、Int2、Pb、K和放线菌门的变化会引起抗性基因组的共变。放线菌门的双歧杆菌属、鸟氨酸微菌属、棒状杆菌属可能是重要的抗性基因潜在宿主菌。综上所述,肉牛养殖场养殖规模和饲养管理方式均会影响肉牛粪便ARGs的富集和传播;高检出的ARGs中78%基因存在共现性;Int1和Int2是介导ARGs在微生物间转移传播的重要遗传元件;放线菌门的双歧杆菌属、鸟氨酸微菌属、棒状杆菌属是重要的ARGs潜在宿主菌属;同时Pb和K与ARGs的共选择,使它们可能成为ARGs传播的驱动因子,但具体驱动机制有待进一步研究。建议在肉牛养殖过程中减少使用抗生素或合理使用抗生素、适当增加清粪频率、提高消毒规范性和有效性,一定程度控制ARGs的富集传播。
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