污水中抗生素抗性基因的微观界面扩散特征与调控机理

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51778325
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E1002.城市污水处理与资源化
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Antibiotic resistance genes (ARGs) detected ubiquitously in water environment and spread by sophisticated pathway, were expected to threaten the safety of human health and ecological system. WWTPs obviously reduced the ARG from influent, but on the contrary, their higher ARG transferring intensity than natural environment made them the risk sources of ARG to environment, due to the abundant species in microbiome and favor nutrient conditions. Above findings not only clear understanding of ARG spreading and control in water environment in macro scale, but also distilled into more deep scientific questions about dynamic kinetics of ARG spreading, multiphase transfer in micro-environment, which requests more explore on the scale of single cell and micrometer scale. In this study, the microfluidics methodology will be grafted to study the micro-scale, in-situ and dynamic behavior of ARG multiphase transfer in water treatment process. Firstly, we plant to establish the microfluidic platform to observe the dynamic features of ARG transfer, by realizing the time-lapse recording, in-situ spatial distribution, and simulated microcosm control for target bacteria and community. Secondly, to study the key factors for gene transfer in micro-environment, by quantifying the effects from bacterial characteristics, aggregation states and environmental conditions. Thirdly, to analyze the gene transfer properties on the micro-interphase, by simulating micro-bubble aeration, cell lysis and vapour deposition process in microfluidic chip and inducing the transfer mechanisms. Lastly, to abstract ARG transfer model and identify parameters, in order to propose the principles and ideas to control the ARG in WWTPs.
抗生素抗性基因(ARG)在水环境中分布广泛、转移途径复杂,对人体健康和生态安全造成威胁。城市污水处理工艺能够有效削减ARG,同时又因出水残留多种ARG成为扩散风险源。污水处理设施内ARG转移率明显高于自然环境,且影响因素复杂。上述研究加深了对水环境中ARG扩散与控制的理论认识,同时也促成提出ARG转移动态特征、多相微界面行为等更深入的科学问题,有必要在单细胞微米尺度上进一步探索。.本研究借鉴微流控芯片技术开展ARG多相扩散过程的微观、原位和动态研究。首先创新实验手段观测ARG转移的动态特征,实现时间连续、空间原位、微环境可控。其次研究微环境中ARG在细胞间转移的影响因素,包括细菌生理特征、环境条件和聚集状态。第三观察多相微界面上ARG的转移行为,解析微孔曝气、细胞裂解、气相沉积等过程关联的ARG扩散机制。最后建立ARG扩散模型,提出工艺调控的原理和思路。

结项摘要

抗生素抗性基因(antibiotic resistance gene, ARG)导致抗生素失效,对人体健康构成了较大风险。城市污水处理过程是多种ARG的转移热点和储存库。因此,了解ARG在其中的行为特征,研究其去除和控制方法,具有重要的意义。本项目从微观、反应器和工艺等三个层面开展研究。. 在微观层面上,创新了实验手段观测ARG转移动态特征,探究了微环境中ARG转移的影响因素和动力学。(1)构建微流控芯片实验体系,选取携ARG质粒的供体菌,通过激光共聚焦显微镜获取ARG转移图像,通过细胞流式分析观测供体菌和结合子数量。(2)获取ARG质粒在纯菌和混合菌中的转移特征,分析了供受体菌类型和接种比例的影响。(3)使用单细胞跟踪芯片识别ARG水平转移事件,首次使用流行病传染模型建立ARG水平转移动力学。. 在反应器层面上,获取了ARG多相转移特征,探究了影响ARG转移的过程和条件。(1)使用流式分选和高通量测序获取了活性污泥中易接受ARG质粒的菌属,确定了垂直转移是活性污泥体系ARG扩散的主要途径。(2)在SBR反应器中观测ARG在气液固三相的分布,解析了曝气强度、水温等条件对ARG扩散的影响。(3)研究次氯酸、二氧化氯、紫外辐射等消毒处理后存活细菌接受ARG质粒的能力,发现氯类消毒剂促进了ARG转移。. 在工艺层面上,研究污水处理工程系统的ARG分布和去除规律,提出了优化设计和运行的建议。(1)研究典型城市和农村污水处理系统中ARGs的分布特征,确定了深度处理工艺对ARG去除的贡献显著。(2)研究了MBR和对照传统工艺的ARG去除效果及设计运行参数的影响。(3)除抗生素外,一些非抗生素药物也与出水ARG显著相关。(4)建议选择低污泥产率、少生物膜的工艺,运行时降低曝气量、稳定化污泥等,以控制ARG扩散风险。. 本项目为控制水环境中ARG传播提供一定的理论依据。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Wastewater treatment technology selection under various influent conditions and effluent standards based on life cycle assessment
基于生命周期评价的不同进水条件和出水标准下的废水处理技术选择
  • DOI:
    10.1016/j.resconrec.2019.104562
  • 发表时间:
    2020-03
  • 期刊:
    Resources, Conservation and Recycling
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yizhen Zhang;Chi Zhang;Yong Qiu;Bing Li;Hongtao Pang;Yu Xue;Yanchen Liu;Zhiguo Yuan;Xia Huang
  • 通讯作者:
    Xia Huang
Dissecting horizontal and vertical gene transfer of antibiotic resistance plasmid in bacterial community using microfluidics
使用微流控技术剖析细菌群落中抗生素抗性质粒的水平和垂直基因转移
  • DOI:
    10.1016/j.envint.2019.105007
  • 发表时间:
    2019-10-01
  • 期刊:
    ENVIRONMENT INTERNATIONAL
  • 影响因子:
    11.8
  • 作者:
    Li, Bing;Qiu, Yong;Yin, Huabing
  • 通讯作者:
    Yin, Huabing
Conjugative potential of antibiotic resistance plasmids to activated sludge bacteria from wastewater treatment plants
抗生素抗性质粒与废水处理厂活性污泥细菌的接合潜力
  • DOI:
    10.1016/j.ibiod.2018.12.013
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    International Biodeterioration & Biodegradation
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Li Bing;Qiu Yong;Zhang Jing;Liang Peng;Huang Xia
  • 通讯作者:
    Huang Xia
基于三维成像技术的污泥菌群中抗生素抗性基因转移动态特征研究
  • DOI:
    10.13671/j.hjkxxb.2019.0085
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    环境科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱引;邱勇;李冰;王硕;李激
  • 通讯作者:
    李激
Screening and evaluation of heavy metals facilitating antibiotic resistance gene transfer in a sludge bacterial community
污泥细菌群落中促进抗生素抗性基因转移的重金属筛选与评价
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2019.133862
  • 发表时间:
    2019-12-10
  • 期刊:
    SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Lin, Hai;Jiang, Lintian;Qiu, Yong
  • 通讯作者:
    Qiu, Yong

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

The safety performance of apartment buildings: empirical evidence from Hong Kong
公寓楼的安全性能:来自香港的经验证据
  • DOI:
    10.5353/th_b3685342
  • 发表时间:
    2006
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Y. Yau;邱勇
  • 通讯作者:
    邱勇
先天性脊柱侧凸发状分裂相关增强子-7基因外显子突变的筛查
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    中国脊柱脊髓杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吕峰;江华;张兴;邱勇
  • 通讯作者:
    邱勇
先天性多发性关节挛缩症伴脊柱侧凸的影像学特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    中国脊柱脊髓杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈忠辉;孙旭;邱勇;王斌;江龙;汪舟;徐磊磊;朱泽章
  • 通讯作者:
    朱泽章
宽γ辐照剂量范围内硅泡沫本构模型研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    固体力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    晏顺坪;余勇;王罗斌;邱勇;万强
  • 通讯作者:
    万强
胸弯型女性特发性脊柱侧凸脊柱后路矫形术后医源性乳腺不对称的美学研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    European spine journal
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    刘臻;朱泽章;钱邦平;邱勇
  • 通讯作者:
    邱勇

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

邱勇的其他基金

全彩色有机电致发光软屏的研制
  • 批准号:
    90501005
  • 批准年份:
    2005
  • 资助金额:
    40.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
高性能有机薄膜晶体管的研制
  • 批准号:
    50173014
  • 批准年份:
    2001
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
高性能有机电致发光软屏的研制
  • 批准号:
    90101029
  • 批准年份:
    2001
  • 资助金额:
    120.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码