Vulnerability of bacterial community to antibiotics in aquatic environments and its effect on biogeochemical processes

水生环境中细菌群落对抗生素的脆弱性及其对生物地球化学过程的影响

基本信息

批准号：
21H03608
负责人：
濱健夫
金额：
$ 11.07万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

細菌自然群集に対する抗生物質の影響を評価するため、河川水（綾瀬川・中の橋）および湖水（霞ヶ浦・行方）を用いた培養実験を実施した。採取した試水に、テトラサイクリンの最終濃度が、0、1 ng/L、100 ng/L、10 ug/L、1 mg/Lおよび10 mg/Lとなるよう添加し、20℃で暗所において9日間培養した。0日、2日および9日後に試料の一部を採取し、試料に含まれる細菌群集を3 um以上の画分に含まれる付着性細菌と、3 um未満の画分の遊離性細菌に分別し、それぞれについてDNAを抽出した。得られた試料を用いて、16s rRNAの塩基配列に基づく群集組成を明らかにした。また、培養中の有機物の分解に対する影響を評価するため、分解速度の高いクロロフィルaの濃度変化を明らかにした。主座標分析を用いた群集組成の類似性の検討の結果、綾瀬川から得た遊離性細菌では100 ng/L、付着性細菌では1 mg/L以上の濃度のテトラサイクリンにより、群集組成が変化することが明らかになった。一方、霞ヶ浦の試料に関しては、遊離および付着性細菌の群集組成に影響を与える濃度は、それぞれ1 mg/Lおよび10 mg/Lであった。群集の多様性を示すShannon指数は、テトラサイクリンの濃度に依存して減少する傾向にあった。9日目の試料では、綾瀬川の遊離性細菌群集では100 ng/Lから、付着性群集では1mg/Lから低下が確認された。一方、霞ヶ浦から得た群集では、遊離性および付着性群集共に、10 mg/Lにおいて多様性が低下した。培養実験中にクロロフィルa濃度は、細菌による分解作用を反映して低下した。低下の割合はテトラサイクリンの添加量により異なり、添加量が増加するに従い、残存量が増加することが認められた。これは、高濃度のテトラサイクリンの添加が、バクテリアの分解活性を抑制していることを示唆する。

为了评估抗生素对天然细菌群落的影响，使用河水（Ayase River，Nakabashi）和湖水（Kasumigaura，Yokata）进行了培养实验。将采样的测试水添加到四环素的最终浓度为0、1 ng/l，100 ng/l，10 ug/l，1 mg/l，1 mg/l和10 mg/l，并在黑暗中在20°C中培养9天。在第0、2和9天收集了一部分样品，并且样品中包含的细菌群落被分为3 um或更多的馏分中包含的粘附细菌，并将含有小于3 um馏分的游离细菌分配为含有的细菌，并为每个分数提取DNA。使用获得的样品，揭示了基于16S rRNA的基础序列的社区组成。此外，为了评估培养过程中有机物降解的影响，我们已经确定了叶绿素a的浓度变化，叶绿素A的浓度具有较高的降解率。由于使用主要坐标分析检查了社区组成的相似性，因此发现从Ayase River获得的游离细菌以100 ng/L的浓度为100 ng/L，对于粘附细菌而言1 mg/L或更多。另一方面，对于Kasumigaura样品，影响游离和粘附细菌社区组成的浓度分别为1 mg/L和10 mg/l。表明社区多样性的香农指数倾向于减少四环素的浓度。在第9天的样本中，Ayase河的自由细菌群落中的100 ng/L降低，在附着的社区中从1 mg/L中得到了减少。另一方面，在从Kasumigaura获得的社区中，自由社区和坚定社区的多样性都以10 mg/L的速度降低。在培养实验期间，叶绿素A浓度降低，反映了细菌的降解作用。降低率取决于添加的四环素的量，随着增加的量增加，观察到剩余的量增加。这表明添加高浓度的四环素会抑制细菌的降解活性。