家畜粪便堆肥过程中生物气溶胶负载抗生素耐药菌和抗性基因逸散特征及机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51308047
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E1005.空气污染控制
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Antibiotic resistance genes (ARGs) are emergent contaminants that pose a threat to worldwide human health. Concentrated animal husbandry and feeding operations are believed to be a major contributor to the increased environmental burden of ARGs. For the benefit of recycling waste, composting has been widely used to treat livestock manure. However, Antibiotic resistance genes and Antibiotic resistance bacteria (ARB) tend to escape and can become aerosolized during the composting process. Bioaerosol may represent an entry point in the transimission of ARB to humans and spread of ARG into the environment. To date, most research on ARGs and ARB found in bioaerosols were mainly on livestock and poultry farms. No published papers are available on these emerging contaminants during the composting process. In this project, the distribution characteristics of ARGs and ARB found in bioaerosols were studied by site investigation and laboratory studies. The research places emphasis on the influencing factors of ARGs emission, the distribution characteristics of ARGs among different ARBs and particle sizes (PM2.5/PM10). The dynamic relationship between the distribution characteristics and the spread distance would be uncovered. The aerosolized mechanism, escaping pathway and spread process of bioaerosols containing ARGs and ARB would be clarified gradually. The model would be established to describe the escaping process of ARGs and ARB from composting to air. The results in this project would provide a theoretical basis to emerging contaminant control, reduction of health risks from bioaerosols containing ARGs and ARB, and prediction of potential hazards.
抗生素抗性基因作为一种新型污染物正在全世界范围内威胁到人类健康。集约化畜禽养殖粪便是环境中日益严重的抗性基因负担的主要贡献者。堆肥作为一种资源化处理畜禽粪便的方式广为应用,但粪便微生物在堆肥过程中很容易生成生物气溶胶,耐药菌和抗性基因随之逸散至环境中,对人类健康产生危害。目前,关于生物气溶胶负载抗生素耐药菌和抗性基因的研究多集中在畜禽养殖场,堆肥过程中相关研究未见报道。因此,本项目通过现场调查和实验室研究,对典型堆肥厂生物气溶胶负载耐药菌和抗性基因的分布规律进行研究;重点考察抗性基因的逸散影响因素、研究其在不同粒径生物胶体(PM2.5/PM10)和耐药菌的分布特性、揭示该特征与传播距离的动态关系,阐明发生机制、逸散规律和传播过程;建立逸散过程模型,阐述抗性基因由堆肥向空中及周边逸散轨迹。为控制新型空气污染物产生,降低耐药菌和抗性基因经生物气溶胶传播风险、减少人类暴露、预测危害提供理论依据。

结项摘要

堆肥过程中逸散的生物气溶胶负载抗生素耐药菌和抗性基因,对人类和环境健康产生危害。本项目对典型堆肥厂生物气溶胶负载耐药菌和抗性基因的分布规律进行研究。考察了抗性基因的逸散影响因素、研究其在不同粒径生物胶体和耐药菌的分布特征、揭示该特征与传播距离的动态关系,阐明发生机制、逸散规律和传播过程。.本研究对北京市平谷、怀柔和门头沟的四家堆肥厂进行调查。对上风向(1次)、堆肥区(9次)、包装区(7次)、办公区(8次)和下风向(4次)5个地点空气中,总基因拷贝数(16SrDNA)、2种条件致病菌特异性基因(Escherichia coli, Staphylococcus spp)、一类整合子(int 1)、7种β-内酰胺类抗性基因(blaCARB-4, blaOXA-18, blaOXA1, blaOXAII, blaOXAIII, blaPSE, blaTEM*)、10种四环素抗性基因(tetQ, tetM, tetS, tetT, tetW, tetA/P, tetG, tetL, tetZ, tetX)、4种磺胺类抗性基因(sul1, sul2, sul3, dfrA1,)和1种红霉素抗性基因(ermB)的浓度。目标基因最高浓度主要在装料区和堆肥区检出。值得注意的是,本研究在5个采样点均检测到了一类整合子(intl1)。其中包装区和堆肥区浓度分别达到104和103gene number•m-3。..多数包装区和堆肥区与所考查的基因具有相关性,而办公区和下风向与所考查基因均无明显相关。其中,Staphylococcus spp、一类整合子(int 1)和总基因拷贝数(16SrDNA)主要和四环素抗性基因相关,而Escherichia coli主要和β-内酰胺类抗性基因相关。Escherichia coli和Staphylococcus spp分别都于intl1和16SrDNA具有相关性。堆肥区和包装区空气中的抗性基因变化规律相似,下风向和办公区的抗性基因可能来源于堆肥区和包装区。. 本研究堆肥厂不同地点生物气溶胶的生物多样性进行分析。结果显示,堆肥区和包装区的生物多样性高于办公区和场外。非度量多维尺度分析(non-metric multi-dimensional scaling, NMDS)分析和Heatmap图结果均显示,堆肥区和包装区的细菌群落结构相似,办公区的菌群和

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
集约化养鸡场空气环境中生物气溶胶特点研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    农业环境科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    仇天雷;韩梅琳;宋渊;王旭明
  • 通讯作者:
    王旭明
Seasonal size distribution of airborne culturable bacteria and fungi and preliminary estimation of their deposition in human lungs during non-haze and haze days
非雾霾天和雾霾天空气中可培养细菌和真菌的季节性大小分布及其在人体肺部沉积的初步估计
  • DOI:
    10.1016/j.atmosenv.2015.08.004
  • 发表时间:
    2015-10-01
  • 期刊:
    ATMOSPHERIC ENVIRONMENT
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Gao, Min;Jia, Ruizhi;Wang, Xuming
  • 通讯作者:
    Wang, Xuming
Size-related bacterial diversity and tetracycline resistance gene abundance in the air of concentrated poultry feeding operations
集中家禽饲养场空气中与大小相关的细菌多样性和四环素抗性基因丰度
  • DOI:
    10.1016/j.envpol.2016.10.101
  • 发表时间:
    2017-01-01
  • 期刊:
    ENVIRONMENTAL POLLUTION
  • 影响因子:
    8.9
  • 作者:
    Gao, Min;Jia, Ruizhi;Wang, Xuming
  • 通讯作者:
    Wang, Xuming
集约化养鸡场舍内细菌气溶胶群落结构研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    农业环境科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贾瑞志;仇天雷;宋渊;王旭明
  • 通讯作者:
    王旭明
Concentration and size distribution of viable bioaerosols during non-haze and haze days in Beijing
北京无霾和霾日活生物气溶胶浓度和粒径分布
  • DOI:
    10.1007/s11356-014-3675-0
  • 发表时间:
    2015-03-01
  • 期刊:
    ENVIRONMENTAL SCIENCE AND POLLUTION RESEARCH
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    Gao, Min;Qiu, Tianlei;Wang, Xuming
  • 通讯作者:
    Wang, Xuming

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其他文献

长江口北槽洪季断面流速分布与泥沙输运特性
  • DOI:
    10.16232/j.cnki.1001-4179.2016.03.004
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    人民长江
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谢火艳;高敏;王如生;张国安
  • 通讯作者:
    张国安
翠云草对单侧输尿管梗阻大鼠肾间质纤维化抑制作用研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐剑;袁红伶;倪凯;周晓萍;李嵘;周艳;高敏
  • 通讯作者:
    高敏
内蒙古乌梁素海三种野生天鹅分布动态研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    湿地科学与管理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵格日乐图;灵燕;高敏
  • 通讯作者:
    高敏
人体跟骨宽带超声衰减参数测量方
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生物医学工程研究,26(1),10-13,2007.3
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高敏;于盎宁;李洪旺;郑驰超
  • 通讯作者:
    郑驰超
近期长江口南支河道洪季含沙量时间变化及床沙再悬浮研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    长江流域资源与环境
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高敏;李九发;李占海;姚弘毅;王飞
  • 通讯作者:
    王飞

其他文献

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高敏的其他基金

空气中抗生素抗性基因主要污染源的逸散特性,大气传输及健康风险:基于北京和苏黎世两地案例研究
  • 批准号:
    41961134033
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
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  • 批准号:
    51878053
  • 批准年份:
    2018
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  • 项目类别:
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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]
      
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