科研 | Water Research：微曝气对黑水厌氧消化池微生物生态位及耐药性的影响( 七 )

p < 0.01) ，表明ARG分布在很大程度上受到本地微生物群落的影响。微生物群落宿主在低氧条件下比在高氧微曝气过程中容纳更多的MGEs (intI1和korB) ，这可能导致所测定的ARGs的流行趋势相似。我们的研究无法确定哪些类群对MGEs有贡献，建议未来利用宏基因组学方法将MGEs与特定物种的贡献联系起来。 Du等人报道在厌氧/缺氧/好氧废水处理工艺中，厌氧和缺氧池在去除ARGs (sul1, intI, tetX, tetG, tetW) 方面优于好氧池，但污泥中ARGs与16S rRNA基因的比值保持不变。假设微生物在厌氧条件下的生物活性低于好氧条件，从而限制了ARGs的增长。然而，与我们的研究结果一致的是，一些研究表明厌氧污泥比好氧污泥含有更多的ARGs 。 Yang等人通过宏基因组测序表明厌氧污泥比好氧活性污泥具有更多的ARGs 。活性污泥中ARGs的平均丰度 (每个细胞0.2个ARGs拷贝) 低于厌氧污泥 (每个细胞0.43个ARGs拷贝) 。在废水处理系统中，好氧工艺比厌氧工艺有更好的ARG降低效果。导致厌氧消化污泥中ARGs含量高于厌氧消化污泥的机制有几种假说。氧浓度向生物膜内部降低，低氧和低代谢活性与高抗生素抗性相关，表明与有氧条件相比，无氧条件下较低的代谢活性可能导致相对较高的ARG水平。另一个理论是，如宏基因组分析所揭示的，厌氧污泥微生物宿主比厌氧污泥具有更高比例的外排泵和目标修饰基因，因此好氧和厌氧-好氧序列反应器比厌氧反应器更有效地减少ARGs 。我们使用KEGG抗微生物抗性基因数据库 (补充表S3) 比较了来源于PICRUSt2对16S rRNA基因序列分析的预测外排泵基因，该数据库揭示了一些基因在高氧剂量条件下更高，包括外排泵AdeABC (K18143 ， K18144 ， K18145 ， K18146) ， AbcA (K18104) ， MexJk-OprM (K18303) ， BpeEF-OprC (K18900 ， K18901 ， K18902 ， K18903)和MexPQ-OpmE (K19591) (补充图S6) 。宏基因组分析被用来阐明真正的外排泵基因丰度用分离的大肠杆菌，与厌氧条件相比，半好氧条件可以减少垃圾渗滤液中大肠杆菌质粒的基因转移。最近的一项研究报告了氧化还原条件对废水处理过程中偶联基因转移频率的影响，其中好氧条件比厌氧条件显示出更低的基因转移。这表明原生动物在有氧条件下的捕食导致质粒减少，但氧胁迫对ARG转移的其他机制仍不清楚。结果表明，当氧气以50-150 mg g?1CODfeed时，质粒和1类整合子的基因转移比以0-10 mg g?1CODfeed时少，导致反应器中的ARGs减少。此外，不同微生物的水平基因转移和抗生素抗性能力也不同，因此微生物群落组成是决定相对ARG水平的关键因素。结合反应器性能的结果以及MGEs 和ARGs的普遍存在，低氧剂量条件显示出比高氧剂量条件更高的水解和产甲烷效率(图1) ，但MGEs 和 ARGs的水平也更高 (图7) ，这表明使用好氧或高剂量微氧工艺的操作策略有助于抑制废水处理过程中的ARGs 。在将生物固体排放到环境中之前，应用有氧或高剂量微氧条件可能有助于减少ARG转移。另一种策略是在厌氧消化过程中使用高剂量微曝气来收获VFAs ，同时减少ARGs 。