銅を添加した嫌気性消化中の抗生物質耐性遺伝子の移行。移動性遺伝要素の重要な役割を明らかにした

Antibiotic resistance gene transfer during anaerobic digestion with added copper: Important roles of mobile genetic elements.

• Ranran Zhang
• Jie Gu
• Xiaojuan Wang
• Yang Li

抄録

家畜の飼料添加物としての重金属の乱用は広く行われており、環境中での抗生物質耐性遺伝子（ARG）の伝播を悪化させる可能性がある。しかし、重金属が環境中の抗生物質耐性遺伝子（ARG）の伝播を増加させるメカニズムは明らかにされていない。Cuは家畜糞尿中に最も高濃度に存在する重金属であるため、重金属に対するARGsの応答を調べるためにCuを選択しました。豚糞尿嫌気性消化（AD）システムにおける75mgLと227mgLのCuの存在下で、微生物群集、移動性遺伝要素（MGE）、および重金属抵抗性遺伝子（HMRGs）がARGsに及ぼす影響を決定した。AD生成物において、残留Cu（75および227mgL）の存在は、総ARG、HMRGおよび一部のMGEを増加させ、高いCuは低いCu処理よりも多くのARGを選択した。この結果は、CuがHMRGs、ARGs、およびMGEsの共選択を促進しうることを示した。Cuの異なるレベルは、細菌群集の組成を変更しませんでしたが、彼らはAD中に細菌の豊富さに影響を与えた。ネットワーク分析は、Cuの存在がARGs、HMRGs、およびMGEsを含む特定の細菌の共起を増加させたことを示した。さらに、MGEsとARGsの共起は、HMRGsとARGsの共起に比べて大きく増加した。このことから，HMRGsと比較してMGEsの増加がARGsの増加に大きく影響していることが示唆された．

The abuse of heavy metals as feed additives in livestock is widespread and it might aggravate the spread of antibiotic resistance genes (ARGs) in the environment. However, the mechanisms that allow heavy metals to increase the transmission of ARGs in the environment remain unclear. Cu is the heavy metal present at the highest concentration in livestock manure, and thus Cu was selected to investigate the responses of ARGs to heavy metals. The effects of the microbial communities, mobile genetic elements (MGEs), and heavy metal resistance genes (HMRGs) on ARGs were determined in the presence of 75 and 227 mg L Cu in a swine manure anaerobic digestion (AD) system. In the AD products, the presence of residual Cu (75 and 227 mg L) increased the total ARGs, HMRGs, and some MGEs, and the higher Cu selected more ARGs than the lower Cu treatment. The results demonstrated that Cu could promote the co-selection of HMRGs, ARGs, and MGEs. The different levels of Cu did not change the bacterial community composition, but they influenced the abundances of bacteria during AD. Network analysis showed that the presence of Cu increased the co-occurrence of specific bacteria containing ARGs, HMRGs, and MGEs. Furthermore, the co-occurrence of MGEs and ARGs increased greatly compared with that of HMRGs and ARGs. Therefore, compared HMRGs, the increased MGEs had the main effect on increasing of ARGs.

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