泰樂菌素對(duì)轉(zhuǎn)基因棉稈堆肥過程中微生物群落多樣性及抗性基因的影響.pdf

1、中國是世界上最大的棉花生產(chǎn)國，其中80％是轉(zhuǎn)基因棉花，因而轉(zhuǎn)基因棉稈的產(chǎn)量非常大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅新疆自治區(qū)的棉稈年產(chǎn)量就高達(dá)600～750萬噸（濕重）。棉稈中含有大量的木質(zhì)纖維素、粗纖維、氮和磷等，通常被焚燒處理，不僅浪費(fèi)了寶貴資源而且造成環(huán)境污染。好氧堆肥被認(rèn)為是處理農(nóng)業(yè)固體廢棄物以及畜禽糞便最有前景的方法之一，并且畜禽糞便中殘留的抗生素也得到廣泛的關(guān)注。本研究以轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因棉桿為原材料，和豬糞進(jìn)行好氧堆肥，并添加養(yǎng)殖業(yè)大量使用的抗生

2、素（泰樂菌素），采用Biolog法和實(shí)時(shí)定量PCR技術(shù)等，研究堆肥過程中的理化性質(zhì)、微生物群落多樣性、抗生素抗性基因以及Ⅰ、Ⅱ類整合子的變化。主要結(jié)果如下:
　　1.轉(zhuǎn)基因棉桿對(duì)堆肥過程中抗生素抗性基因(ARGs)和移動(dòng)基因元件的影響
　　轉(zhuǎn)基因棉桿和非轉(zhuǎn)基因棉桿用作為堆肥原料，經(jīng)過40天的堆肥，均能達(dá)到腐熟標(biāo)準(zhǔn)。在堆肥各個(gè)時(shí)期的樣品中檢出了5種大環(huán)內(nèi)酯抗性基因(ermB、ermF、ermQ、ermT、ermX)、2種四環(huán)素

3、類抗性基因(tetC、tetX)、2種磺酰胺抗性基因（sull、sul2）、Ⅰ類和Ⅱ類整合子基因（intI1，intI2）。堆肥結(jié)束時(shí)，轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因處理中ARGs，intI1和intI2的絕對(duì)豐度分別減少了5.12log和4.45log，且ARGs的變化受溫度和銨態(tài)氮影響最為顯著。此外，轉(zhuǎn)基因棉稈和非轉(zhuǎn)基因棉稈對(duì)大多數(shù)ARGs，intI1和intI2的影響沒有差異。因此，同非轉(zhuǎn)基因棉稈一樣，轉(zhuǎn)基因棉稈也可用于同畜禽糞便的好氧堆肥，并

4、通過堆肥減少ARGs的豐度。
　　2.泰樂菌素對(duì)堆肥過程中理化性質(zhì)和微生物群落多樣性的影響
　　經(jīng)過40天的堆肥，四個(gè)處理的溫度均在50℃以上持續(xù)約6天，達(dá)到無害化處理要求。在堆肥結(jié)束時(shí)，四個(gè)處理的pH均在7.5-8.5之間，C/N值小于20，達(dá)到了腐熟標(biāo)準(zhǔn)。
　　Biolog結(jié)果顯示，添加泰樂菌素能抑制堆肥初期微生物活性，但是隨著堆肥的進(jìn)行，堆肥中樣品中泰樂菌素逐漸降解，抑制用作逐漸消失。多樣性指數(shù)表明，泰樂菌素影響

5、了微生物群落功能多樣性和物種的優(yōu)勢(shì)度，在高溫期低濃度的泰樂菌素影響作用更加顯著，中濃度處理能提高微生物群落的均一性。并且添加泰樂菌素能提高堆肥末期微生物對(duì)六大類糖原的利用。
　　3.泰樂菌素對(duì)堆肥過程中抗性基因和遺傳基因元件的影響
　　經(jīng)過好氧堆肥，ARGs，intI1和intI2的總絕對(duì)豐度在CK、L、M和H處理中分別減少了8.61log、9.23log、9.27log和8.17log，說明通過好氧堆肥能有效減少抗性基因。

6、16s rDNA定量結(jié)果表明，添加泰樂菌素能增加堆肥末期的細(xì)菌豐度。通過RDA分析發(fā)現(xiàn)，環(huán)境變量能解釋總基因豐度變化的54.4％，且ARGs，intI1和intI2的變化受pH值影響最顯著，占總解釋量的19.1％。好氧堆肥雖然是一種有效去除抗生素的方法，但是不能完全去除抗性基因，因此還需要進(jìn)一步研究來降低抗性基因?qū)Νh(huán)境帶來的風(fēng)險(xiǎn)。
　　轉(zhuǎn)基因棉稈和非轉(zhuǎn)基因棉桿均可作為堆肥底料進(jìn)行對(duì)肥，且泰樂菌素能抑制堆肥初期微生物活性，并提高堆肥