典型抗生素抗性基因在对虾养殖环境的污染特征及传播机制研究

Antibiotic resistance genes (ARGs) are emerging environmental contaminants. The contamination characteristics and distribution of ARGs are currently hot topics in the environmental science. Related research mainly focused on the sewage treatment plants, livestock farms and rivers. The research of ARGs in the aquaculture is limited, especially in the aquatic products. The objective of this project is to (i) illuminate the contamination characteristics of ARGs of multimedium in the shrimp breeding, by analyzing the types and levels of ARGs in the water, sediment, feeds and shrimp body in the process of shrimp breeding with the fluorescence quantitative PCR technology, (ii) reveal its influence on the contamination levels change of ARGs in the water and sediment with various statistical methods, by analyzing the environmental factor, (iii) and reveal the dissemination of ARGs in the aquaculture environment, by analyzing the microbial community structure information of shrimp (seed shrimp and adult shrimp) intestinal tract and environmental mediums with high-throughput sequencing technology. This project provides data support and scientific basis for ensuring the safety of aquatic products, and for further improving and promoting healthy aquatic breeding technology in China.

抗生素抗性基因是一种新型的环境污染物，其污染特征和环境分布是目前环境科学研究的热点之一，相关研究主要集中在污水处理厂、畜禽养殖场及其受纳环境，而对水产养殖环境，特别是水产品中抗生素抗性基因的相关研究非常有限。本项目拟应用实时荧光定量PCR技术，分析对虾养殖过程中水体、沉积物、饲料、微生态制剂等环境介质和虾体中典型抗生素抗性基因的污染类型、数量变化，阐明对虾养殖过程中抗生素抗性基因在养殖环境多介质中的污染特征；综合运用多种统计学方法分析环境因子与抗生素抗性基因在水体和沉积物中污染变化的关系，揭示其对抗生素抗性基因污染变化的影响；应用高通量测序技术分析对虾（虾苗和成虾）肠道与环境介质的微生物群落结构特征，揭示对虾养殖过程中抗生素抗性基因在养殖环境中的传播机制。本项目为保证我国水产品安全提供数据支持，为进一步完善和提升我国的水产健康养殖技术水平提供科学依据。

抗生素抗性基因和细菌的抗生素耐药性问题是全球的研究热点之一。对虾养殖业是我国的重要产业之一，水产养殖环境安全和水产品质量安全问题越发受到政府和人民群众的关注。抗生素抗性基因在对虾养殖过程环境多介质中的污染特征及传播菌群有待深入研究。本项目采集了广州市、茂名市和汕尾市和阳江市对虾养殖场11口池塘开展对虾养殖过程中抗生素抗性基因的污染变化特征及细菌群落结构变化研究工作，采集的样品包括了养殖水源水、养殖池塘水、沉积物、饲料、微生态制剂和对虾等样品，样品采集频率为对虾养殖的前中后三个阶段，并对样品进行典型抗生素抗性基因含量分析和16S高通量测序分析。.研究发现磺胺类、氯霉素类、喹诺酮类等抗生素抗性基因在对虾养殖水源水、池塘水、沉积物和对虾肠道中普遍检出，目标抗生素抗性基因在养殖水体中的含量在10^2-10^6 copies/mL，在沉积物中的含量在10^4-10^8 copies/g， 在对虾肠道中的含量在10^4-10^7 copies/g。随着对虾养殖过程，养殖水体中的抗生素抗性基因含量下降，沉积物和养殖对虾肠道中的抗生素抗性基因含量上升。RDA分析结果表明，COD和SS是影响养殖池塘水中抗生素抗性基因含量变化和分布的重要环境因子。初步揭示对虾养殖环境中抗生素抗性基因的传播机制。养殖水源水可能是珠三角河口区土塘对虾养殖及粤西滩涂土池对虾养殖环境中抗生素抗性基因的重要来源。养殖对虾肠道中抗生素抗性基因具有一定持久性和增长性。养殖对虾肠道中优势菌群和优势抗生素抗性基因具有区域差异性和变化性。不同优势菌群丰度的差异变化可能是养殖对虾肠道中优势抗生素抗性基因区域差异的原因之一。.以本项目第一资助在国际主流环境学术期刊发表SCI论文3篇，培养硕士研究生1名。项目研究成果可为政府部门制订相关抗生素使用规范、生态环境安全及水产品质量安全规范提供科学依据。