饮用水系统中抗生素抗性基因的共选择和水平转移研究

抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes，ARGs）是微生物，包括病原微生物，耐药性形成和扩散的物质基础，是一类新型污染物，其在饮用水环境中的存在、变化和传播对人体健康有重要影响。本项目研究ARGs在典型水处理工艺和管网中的分布与变化规律；研究重要微生物生态学过程对ARGs的影响，包括消毒和不利化学水质条件对AGRs的共选择作用，生物处理反应器和管网生物膜的局部高细胞密度和高物质浓度的微环境对共选择的诱导和强化作用，以及其中的水平基因转移现象。本项目将借助real-time PCR等分子生物学方法得到相关的定性和定量信息，力图从微观的分子水平和宏观的工艺水平相结合的角度为病原微生物的控制，这一饮用水生物安全性的核心问题提供新的基础数据和理论支持。

本项目通过实验室、小试和生产规模的研究，对抗生素抗性基因（ARGs）在典型饮用水系统的分布及共选择和水平转移现象进行了系统研究，取得了如下成果：（1）水源水和饮用水中均存在着一定数量的ARGs；（2）典型水处理工艺中，物质分离型工艺，如混凝、沉淀和过滤对ARGs处理效果较为理想；氧化型工艺，如O3和氯化，去除效果不佳；管网输送过程由于微生物的二次生长，ARGs的水平会有较为显著的增加；（3）庆大霉素抗性共选择研究的初步结果表明，加氯不会诱导产生新的抗性，但原来具有庆大霉素抗性的细菌对氯的抗性强于对照组；（4）通过基因工程构建了E. coli S17-1水平基因转移研究系统，在模拟过滤系统中，活性炭、石英砂、陶粒、鹅卵石滤料生物膜对抗性质粒转移率的提升效果依次降低，滤料较大的比表面积是增大过滤系统中水平基因转移风险的重要原因；同时，反冲洗可以大幅度降低滤料生物膜中的微生物浓度和水平基因转移率；（5）高通量测序结果表明，变形菌在水源水中占优势，但在混凝沉淀、砂滤和O3-BAC滤池出水中占多样性比例有所减少；其在消毒后出水中难以被杀死，反而获得种群优势；及至在管网中，变形菌的二次生长难以与放线菌竞争，所占种群比例小于放线菌。. 目前项目已发表SCI收录论文10篇，中文核心论文2篇；在国内外会议上做特邀报告1次，分组报告2次；申请发明专利1项。另外，已向SCI收录期刊投稿1篇，另有2篇英文文章正在撰写中。项目培养博士硕士研究生3名。