抗生素resistomes和微生物群落biosolid肥料从两个加拿大污水处理厂收集10年期公债interval-potential食物链风险?
Mingsong康
Sohail诺萨德
Allison Hartke1
你好黄- 1渥太华Laboratory-Fallowfield,加拿大食品检验机构,渥太华,加拿大
- 2肥料安全部分,植物健康和生物安全委员会,加拿大食品检验机构,渥太华,加拿大
传播与抗菌素耐药性微生物的基因(ARGs)通过食物链被公认为全球不断增长的公共健康问题。有机固体残,污水处理过程的一个产品,在全球范围内被用作肥料在农业,也被视为一个潜在的病原体的来源和参数水平转移在各种环境。本研究抗生素resistomes和微生物群在24有机固体样品从加拿大两个污水处理厂收集在2009年和2019年不同的城市。ARGs检测使用一系列qPCR装备,和微生物群进行了分析使用16 s核糖体RNA基因扩增子测序。此外,相关分析参数丰富和细菌属丰富是探索预测潜在的ARG游戏主机。七十一84参数中发现至少有一个或多个样品12个参数被发现在所有样本。抗生素resistomes并未表现出显著区别不同的收集,网站,或者和网站结合原则上协调分析。微生物群社区在不同年份之间明显不同样本收集,网站,或者,网站的总和。总共34门发现有13属三大类群中通常是与人类肠道微生物群,其中7显示相关参数与氨基糖苷类和beta-lactam强劲阻力。这项研究提供了有价值的基准信息和参数一致的趋势,细菌社区biosolid肥料在加拿大,表明biosolid肥料可能的来源参数在农业土壤和可能导致植物的潜在污染食物链。
介绍
抗菌素耐药性(AMR)是目前一个重要的公共卫生挑战,估计有700000人死亡和数万亿美元的经济负担,每年世界上(沃兹尼亚克,2018;Ruckert et al ., 2020)。在加拿大,AMR-related感染或疾病导致超过14000人死亡,大约花费14亿在2018年(CCA, 2019)。人类可以获得抗药性细菌(ARB)从各种来源,包括感染、食物,和水的摄入量(歌手et al ., 2016;Bennani et al ., 2020;尿布et al ., 2020;拉尔森和Flach, 2021)。在过去的几十年,一个新的问题出现了有关食物链的重要作用在ARB的传播给人类(格雷格et al ., 2015;Bennani et al ., 2020;面板,et al ., 2021),因为食物很容易污染参数和/或ARB来自不同环境来源包括农业(法律et al ., 2021;Zielinski et al ., 2021)。有机固体残、营养丰富的有机肥料和土壤改良剂,从固体获得市政废水处理后废水,被视为另一种营养来源的化学肥料和广泛和直接应用于土地,包括森林和农田,几乎在每一个省在加拿大和在美国(陆et al ., 2012;伊根,2013;Mason-Renton Luginaah, 2016;怀特豪斯et al ., 2022)。加拿大农业化肥和补充品行业花费约30亿美元,其中一些肥料含有有机固体产生的污水处理厂(WWTP) (CFPF 2015)。据报道(CIELAP 2009),大约300000干吨市政污水有机生成每年在安大略省,加拿大、填埋土地应用程序中,约有40%的40%,20%被焚烧。在有机固体应用于土地,大约50%的使用了120000吨有机每年15000公顷土地上的农民和传播在安大略省,加拿大在2008年之前(Vyhnak 2008)。到2012年,有超过660000公吨的有机生成每年在加拿大(CCME 2012在加拿大)。掩埋和焚烧的经济和环境成本是主要城市追求更多的土地应用有机固体的处理至少在安大略省(CIELAP 2009)。
废水包括污水需要充分处理和环境管理,减少负面影响的应用程序或处理。众所周知,未经处理的污水,主要是由人类活动,包含了人类致病性和共生的细菌。因此,有机生产和使用世界各地受各种规则、行为或指令定义和实现,这样可以防止不同国家的有害影响土壤、植物、动物和人(Iranpour et al ., 2004;CCME 2010)。不同WWTPs可能经过多个biosolid生产和不同的处理流程,包括hygienization过程。hygienization的常用方法包括,消化预处理(声波降解法和热水解)有两个连续的生物过程(嗜中温/高温厌氧和厌氧/好氧消化),由化学消毒剂辐照和氧化过程,高压力/温度处理(Al-Gheethi et al ., 2018)。不同的WWTPs可能使用不同的流程。例如,安大略省,加拿大,常用化学消毒剂和紫外线照射消毒(安大略省G.O.,2019年)。因此,有机农业使用(通常被认为是安全的Gerba和胡椒,2009年;伊根,2013;布鲁克斯et al ., 2015;Al-Gheethi et al ., 2018;怀特豪斯et al ., 2022)。然而,结果表明,一些病原菌仍然可以生存这些过程,最终在biosolid-amended土壤(阿拉姆et al ., 2007;Viau Peccia, 2009 a;Duceppe et al ., 2019),其中的一些,包括单核细胞增多性李斯特氏菌(•Al-Azawi, 1990),金黄色葡萄球菌(刘易斯和Gattie, 2002年)污染农作物和环境。此外,许多细菌在污水矩阵可以携带参数,和这些参数得到集中在治疗过程导致更高浓度的有机固体残ARGs (姆尼尔et al ., 2011)。因此,有机固体残也被认为是储层参数和许多致病细菌(Viau Peccia, 2009 a;Agga et al ., 2015;Yergeau et al ., 2016;Al-Gheethi et al ., 2018;法律et al ., 2021;养家糊口et al ., 2022)。和有可能ARGs, ARB和致病性细菌可能进入食物链农作物土地通过biosolid应用程序(欧洲食品安全署BIOHAZ面板et al ., 2021)。同时,没有发布指导方针或标准对有机固体残馀的控制参数。WWTP治疗过程也不是消除ARGs (Uluseker et al ., 2021)。因此,需要长期监测的参数和识别他们的主机,尤其是致病菌,存在于有机固体残,这种风险信息是至关重要的风险评估和传播参数的有效控制。
研究各种参数的分布和微生物群有机固体从两个WWTPs收集在不同的加拿大城市收集在2009年和2019年,分别。了解本研究的主要目标是:1)抗生素resistomes和细菌类群在有机固体残由两个WWTPs在加拿大,2)参数的变化和有机固体微生物群两个WWTPs之间间隔超过10年;3)同现参数和细菌类群之间探索ARG宿主的可能性。
材料和方法
学习网站和样本收集
24固体终端产品(有机)从两个城市污水处理厂(WWTPs)位于城市(WWTP-A)和B (WWTP-B),在距离100公里,每10年收集在2009年和2019年,分别。WWPT-A更突出城市对待waste-activated由厌氧消化污泥脱水过程的最终产品湿颗粒。WWTP-B对待waste-activated污泥脱水/粒化过程包括带式过滤机媒体和最终成球过程热干燥机(250 - 450°C的条目,在出口处和80 - 130°C)。采集标本一式三份一年两次的间隔5 - 6飞蛾/植物(n在总= 24)。每500克样品,和10 g用于DNA提取。有机固体残是湿或干颗粒形状不规则,约直径0.1 - -0.5中心计和水分之间内容WWTP大约从59 - 73%和3 - 11% WWTP b在冰上样本运输,储存在−20°C到进一步使用。
此外,对于在当前的研究中使用的样本,活大肠杆菌群,通用大肠杆菌和沙门氏菌在2009年发现了有机固体收集描述在一个单独的出版物的WWTPs被命名为WWTP a和C (Yergeau et al ., 2016;Duceppe et al ., 2019)。类似的结果大肠杆菌群和通用的大肠杆菌已经获得了在2019年使用的样本WWTPs分别称为WWTP A和B)(数据没有显示)。
DNA提取
有机固体残首次地面手动研钵和研杵细粉。使用PowerMax DNA提取®土壤DNA后隔离设备制造商的指令(试剂盒、德国)和量化使用量子位™四个荧光计(生活技术,美国)。DNA提取存储在−20°C和检索使用qPCR数组参数检测和细菌宿主分析使用16 s rRNA核糖体RNA基因测序。
参数检测
84年临床相关的参数(补充表S1)发现了一个商业ARG qPCR数组工具从试剂盒(猫# 330261 baid - 1901 - zr)使用ABI 7500快速实时PCR系统(美国应用生物系统公司),根据制造商的指示。短暂,25μl反应体积由2 x微生物qPCR大师混合(试剂盒、德国)和52 ng DNA为每个。制造商的指令建议至少500 ng /板或5.2 ng /。为了提高检测灵敏度,不同浓度的DNA提取测试在我们的初步研究显示数字的增加AMR基因检测DNA浓度的增加。5000 ng /盘子或5.2 ng /(或反应)是使用基于AMR基因检测的数量和浓度的DNA提取获得相同的DNA提取。板块在95°C孵化10分钟紧随其后40 95°C的周期为2分钟15秒和60°C。阈值周期(Ct)值验证和规范化使用Excel数据分析模板提供的试剂盒。Ct值低于34被认为是积极的根据制造商的指示,指示一个参数出现在示例。热图是绘制使用R包pheatmap v1.0.12 (https://github.com/raivokolde/pheatmap)。此外,ARG的二进制数据存在和没有被导入到R v4.1.2,和主坐标分析(PCOA)使用素食v2.5-7执行(https://github.com/vegandevs/vegan)。
16 s rRNA基因扩增子测序和数据分析
16 s rRNA基因扩增子测序进行如前所述(Laskey et al ., 2020)。短暂,V3-V4地区16 s rRNA基因被PCR扩增。图书馆是准备和使用MiSeq测序系统(Illumina公司,美国)。生被Qiime2去复用,然后分析(读取数据Bolyen et al ., 2019)使用修改后的版本的Qiime2管道(AmpliconPipeline,https://github.com/forestdussault/AmpliconPipeline)。biom,树,生成元数据文件从这个管道被合并成一个phyloseq对象使用R包microbiomeMarker v1.0.1 (https://github.com/yiluheihei/microbiome标记)。R包phyloseq v1.38.0 (McMurdie和福尔摩斯,2013),ggplots2 v3.3.5 (https://github.com/tidyverse/ggplot2)和素食v2.5-7 (https://github.com/vegandevs/vegan)包被用于进一步的分析和可视化。
生物标志物特征分析
生物标志物分析使用线性判别分析(LDA)效应大小(LEfSe)方法(Segata et al ., 2011)使用R包microbiomeMarker v1.0.1 (https://github.com/yiluheihei / microbiomeMarker)。LDA的阈值评分分数= 4和克鲁斯卡尔-沃利斯测试α值= 0.05作为阈值来检测差异。
ARG亚型之间的相关性和微生物类群
相关矩阵和重要性水平使用R Hmisc生成包(https://github.com/harrelfe/Hmisc)与重要性水平计算皮尔逊相关(p值)259年至71年细菌属和参数提出了24个样本。统计上被认为是可靠的关联,如果皮尔逊相关系数(r)≥0.8p价值是≤0.01 (破车,2008以下,)。重要的和健壮的相关执行可视化使用GraphPad Prism 7.0软件(美国)。
统计分析
α多样性的差异(Chao1和逆辛普森指数)两组之间进行了分析使用R包ggpubr v 0.4.0 Wilcoxon测试(https://github.com/kassambara/ggpubr)。Beta-diversity的差异(PCOA情节)在不同年份之间,位置,或几年和位置相结合进行了分析使用PERMANOVA其次是Betadisper测试(素食v 2.5 7)。数据应该是同方差的(p值并没有显著的应用PERMANOVA Betadisper测试)。一个p值< 0.05被认为是具有统计学意义。
结果和讨论
抗生素在WWTPs resistomes的多样性
71 84目标参数,代表九种不同抗生素的分类、检测与各种丰度(图1一个和补充表S1),这与先前的研究一致,报告70年的检测参数(Agga et al ., 2015)。此外,只有12个参数(aadA1, bla全球经济,blaVEB,blaOXA-2,qnrB-5 ereB qnrB-8、qnrS ermB, mefA tetA,tetB在所有个体样本(发现)图1一个和补充表S1)。五大环内酯物抗性基因(ermA,ermB,ermC,mefA,同行)被发现在大多数样品。特别是,ermB目标复制数字最高(最低的平均Ct值),一个典型的特征基因检测在城市污水在北美和欧洲(Hendriksen et al ., 2019)。大量研究的特征参数或ARB废水进行了在过去的几十年中使用各种方法来促进参数的检测在有机固体或污泥(Viau Peccia, 2009 a;新生et al ., 2013;Agga et al ., 2015;Yergeau et al ., 2016;李et al ., 2020;法律et al ., 2021;Zielinski et al ., 2021;养家糊口et al ., 2022)。与这些研究中,我们调查了抗生素的变化在两个不同的设施resistomes 10年间隔,发现共有58和53 ARGs从WWTP-A收集的样本中,2009年和2019年,分别。而66年53 ARGs WWTP-B样本中发现在2009年和2019年,分别。略微减少参数的总数从69年(2009年)至63年(2019年)在两个设施的总和。只有两个基因,vanC和台面式晶体管被认为是专门在革兰氏阳性球菌发现在样品收集在2009年发现WWTPs (图1一个和补充表S1),这表明包含这些参数的革兰氏阳性细菌可能是早期出现在同时WWTPs抽样日期而不是10年后或废水处理效率改善随着时间的推移和随后消灭细菌。此外,一些参数,如blaBES-1,blaIMP-5,blaCMY-10,bla福克斯一直在WWTP-B样本中检测到的,而blaACC-1组只存在于样本WWTP-A (图1一个和补充表S1)。
图1。多样性的有机固体样品中抗生素resistomes WWTP-A和- b在2009年和2019年收集的。(一)热图分析qPCR Ct值71参数代表九种不同抗生素分类发现24有机固体样品。浅颜色显示低丰度或缺失(高Ct值),而深色显示Ct值)(低丰度高。Ct值低于34评估是积极的。主坐标分析(PCoA)情节的抗生素resistome网站和年之间(B),年(C),网站(D)基于Bray-Curtis不同。的百分比变化解释说在轴标签。
β-diversity分析用于这项研究估计总体样本之间的相似性在抗生素resistomes从两个不同的网站收集两次10年分开。没有明确区分的抗生素resistomes集群基于分组样本和网站(图1 b),年图1 c),或独自网站(图1 d),这表明抗生素resistomes各组比较相似。此外,抗生素resistome WWTP-A收集的样本中在2019年和2009年有一个长的距离重心,表明抗生素resistome WWTP-A收集的样本中变量多于WWTP-B (补充图1)。与抗生素相比resistomes WWTPs的世界(Hendriksen et al ., 2019),WWTP-A和- b显示非常相似的参数分析的WWTPs在加拿大和美国,这也进一步证实了多样性的抗生素resistomes密切的地理区域是一致的。
近年来,有效的行动,包括抗生素大幅减少消费,减少不受控制的在人类和动物使用,禁止的亚临床剂量使用抗生素生长促进剂)对动物和农作物生产促进经济增长来减少ARGs全球的传播(2015年,;梅林,2020)和加拿大(McCubbin et al ., 2021)。看来,amr的措施减少使用动物是有效地降低参数在这些动物(Dorado-Garcia et al ., 2016;麦克唐奈et al ., 2017;Bennani et al ., 2020)。然而,目前尚不清楚这是否翻译成参数减少人类。在这项研究中,一个轻微的减少观察参数的总数,但总的来说,没有明显变化的参数有机固体残在10年两WWTPs在加拿大。参数或相关遗传元素在环境中已经存在了很长时间,甚至在抗生素时代。这些基因可以从环境转移到人类活动或相反的方向,但它是不容易摆脱他们从我们的世界。最终,地球上他们的浓度会增加如果更多的临床重要参数或arb出现由于滥用在临床的设置。我们的结果显示在ARGs的总数没有显著增加,并没有明显的变化参数的有机固体在10年两WWTPs在加拿大,建议减少或减缓人类来源的稳定参数的速度传播到环境中(Viau Peccia 2009 b)。需要更多的调查评估的潜在来源有助于血液循环和积累有机固体残馀的arg游戏,和潜在的转移到粮食作物。
描述WWTPs细菌社区
V3-V4 16 s rRNA基因扩增子序列的变异度高的区域被用来描述细菌在不同的网站和WWTPs年来社区。WWTP-A相比,总体而言,较高的微生物丰富(Chao1指数)从WWTP-B收集的样本中可观察到在2009年和2019年,表明更多样的细菌种类出现在有机固体样品收集从WWTP-B (图2一个),而WWTP-A。
图2。收集的样本特征的细菌社区有机固体残WWTP-A和B在2009年和2019年,分别。(一)Alpha-diversity评估丰富(Chao1)和多样性(逆Simpson)观察到在不同的网站和年。克鲁斯卡尔-沃利斯测试被用来计算p价值两个比较。框代表四分位范围、线表示中位数和胡须指示范围。(B)主坐标分析的有机微生物群在不同的网站和年基于Bray-Curtis不同。的百分比变化解释说在轴标签。(C)在每个样本细菌类群的相对丰度。(D)LEfSe分析不同站点之间的明显不同的丰富的细菌类群。(E)生成的进化分枝图LEfSe代表显著类群2009年和2019年之间的区别。每一个次级一步降低系统(门(p)、类(c)、订单(o)、家庭(f)和物种(s)]。区域用红色表明类群丰富2009年,2019年在绿色区域表示类群丰富。每个圆的直径的分类单元的数量成正比。
无论是从两个WWTPs收集的样本显示每个网站在2009年和2019年之间的显著差异基于Chao1指数(图2一个)。类似于Chao1指数发现,微生物多样性(逆辛普森指数)是相似的样品在10年内从WWTP-A收集。然而,WWTP-B,样品收集在2019年微生物多样性比2009年高,表明微生物群社区更异构比2009年的2019个样本。样品收集在2019年从WWTP-B也显示不同的微生物多样性相比,在2019年从WWTP-A收集的样本(图2一个)。两WWTPs使用不同治疗过程如上所述,导致不同的水分含量和不同的细菌计数高WWTP-A样本(Yergeau et al ., 2016;材料和方法研究网站和样本收集)。这些结果表明,不同WWTP程序可能的因素之一arb的微生物群的差异和随后的差异这两个样本的设施。
使用Bray-Curtis距离,细菌微生物群的PCoA将样品分成四个单独的集群基于多年和网站(图2 b)。细菌微生物群组成的样本收集从WWTP-A和- b在2009年有所不同(图2 b)。10年之后,有重要的微生物群组成的平行变化在两个设施,特别是从WWTP-A收集的样本(图2 b)。此外,置换多元方差分析(PERMANOVA)展品微生物群组成的一个显著差异biosolid样本收集来自不同网站和年,分别为(表1)。
表1。PERMANOVA,根据Bray-Curtis Betadisper结果不同的细菌社区有机固体样品收集从不同的网站和年。
总共有34门观察所有biosolid样本,与大多数序列分类三个类群之一:变形菌门,厚壁菌门和拟杆菌门(图2 c),这也是最经常收集的样本中确定各种不同WWTPs (Nascimento et al ., 2018;de celi et al ., 2020;Niestepski et al ., 2020)。在这些优势类群,类群通常与人类肠道微生物群(例如,气单胞菌属、Acidovorax Dechloromonas、不动杆菌、Arcobacter、黄杆菌属、拟杆菌属、芽孢杆菌、梭状芽孢杆菌、真细菌,Erysipelotrichaceae Christensensellaceae,Ruminococcaceae)存在于我们的样品,这是在协议与以前的出版物,显示人类肠道微生物群的检测在城市污水(牛顿et al ., 2015;苏et al ., 2017)。人类肠道微生物群的患病率biosolid样本并不奇怪因为大多数人类废物直接进入WWTPs。此外,细菌与环境有关,比如水和土壤(例如,菌胶团、Devosia Ferruginibacter),也被发现在我们的有机固体样品。这些结果表明,微生物群落在城市有机固体主要是由人类和environmental-associated细菌。
描述微生物群落在不同年,网站是识别独特的微生物贡献的关键。主要类群不同与每组是由LEfSe有关。结果表明,细菌社区样本WWTP-A主要属于门Cloacimonetes Verrucomicrobia,和2009年Acidobacteria门WS6, Planctomycetes, Atribacteria 2019 (图2 d)。相比之下,有机固体样品收集从WWTP-B更好的拟杆菌门的存在,放线菌,Saccharibacteria 2009和变形菌门和Fibrobacteres 2019 (图2 d)。进一步基于LDA效应大小的进化分枝图显示变形菌门和Planctomycetes门,尤其是Planctomycetacia类,富含biosolid样本从2019年开始,在细菌物种丰富biosolid样本收集从2009年在Spirochaetae分类单元门和放线菌类(图2 e)。细菌社区居住biosolid从WWTPs可以收集不同处理设施随着时间的推移,由于治疗过程差异的各种设施和来源WWTP影响(Yergeau et al ., 2016;de celi et al ., 2020;种et al ., 2022)。然而,有趣的是,因为没有这两个设备之间的显著差异在抗生素resistome (图1 d),这两个设备之间明显不同的微生物群组成的观察表明潜在的之间的参数传递不同种类的细菌或存在大量的ARG游戏游离在有机固体残。
众所周知,一个特定的微生物群落在biosolids-derived肥料被认为起着关键作用在启用和促进特定功能丰富营养土(胡锦涛等人。,2019年;潘et al ., 2021)。在我们的数据中,显著增加变形菌门和Planctomycetes类群的数量在2019年发现了两个设施。成员Planctomycetes和变形菌门的门能够几新陈代谢和生物合成,如固氮和氨的氧化(铁锹戳et al ., 2018;Rivas-Marin et al ., 2019;Stultiens et al ., 2020),并提供一个优势为有机肥料,丰富土壤微生物群落。未来的研究预测这些人群或社区的功能可以提高WWTP流程的效率。
许多研究已经证明人类的存在范围广泛的细菌病原体等废水和有机固体样品大肠杆菌、结核分枝杆菌、绿脓杆菌、沙门氏菌血清弗氏志贺菌,金黄色葡萄球菌,就要enterocolitica等。法律et al ., 2021;阮et al ., 2021;年轻的et al ., 2021;白et al ., 2022;养家糊口et al ., 2022)。在我们的研究中,由于限制16 s rRNA扩增子测序的部分地区,是不可能实现微生物群的分类解决物种水平。然而,这些有机固体样品中的微生物群落由几种属等拟杆菌属、梭状芽孢杆菌、大肠、分枝杆菌,其中包含一些人类病原体。进一步的研究,如全身16 s rRNA基因扩增子序列和分析使用纳米孔测序平台或细菌培养,需要做评估潜在的环境风险。
同现模式参数和细菌之间的社区
识别潜在的ARG主机,相关分析71 ARGs丰富和259个细菌属丰度评价是基于强大的(r > 0.8)和意义(p(< 0.01)相关性图3)。同现模式的参数和微生物属有机固体残可以显示可能的arg游戏主机信息如果ARGs和微生物类群显示强大和显著的正相关性(阮et al ., 2021)。勘探参数之间的连接和细菌属表明17的20属三大类群:厚壁菌门,拟杆菌,变形菌门,大部分参数属于beta-lactam抵抗组(图3)。有趣的是,7个属,其中包括RuminococcaceaeNK4A214集团Ruminococcaceae013年的煤炭,拟杆菌,Fluviicola Fibrobacter,气单胞菌属,Dechloromonas,与人类肠道微生物群,包含参数与氨基糖苷类和beta-lactam阻力。此外,成员RuminococcaceaeNK4A214属是可能的主机对多个基因负责β-lactamase-resistant酶的电阻(图3)。先前的研究已经显示ARB的存在,包括特定的病原体在WWTPs (阮et al ., 2021)。与我们的研究结果相似,变形菌门已被证明含有ARB的最多,其次是厚壁菌门和拟杆菌门(刘et al ., 2019)。厚壁菌门的门,RuminococcaceaeNK4A214和Ruminococcaceae澳大利亚013年的成员Ruminococcaceae家庭,一个重要的丁酸生产国和重要的细菌参与肠道健康(至关重要的et al ., 2017)。然而,Ruminococcaceae家庭WWTP可能的主人qnrS,blaTEM,blaSHV(Narciso-da-Rocha et al ., 2018)。此外,成员气单胞菌属,拟杆菌,分枝杆菌属已报告包含人类病原体携带几个参数(Barancheshme姆尼尔,2017;Hultman et al ., 2018;Stalder et al ., 2019)。我们的研究结果还揭示了典型环境细菌物种属于Ferruginibacter Rhodobacter, Arenimonas类群可能携带的基因能抵抗多种类型的beta-lactam抗生素(图3)。进一步高c(一种高通量测序技术在dna dna捕获距离)和猎枪宏基因组方法(Stalder et al ., 2019)将用于确认相关主机在不久的将来。
图3。同现模式参数和类群之间(属级)由皮尔逊相关性分析。蓝色的渐变颜色代表一个健壮的(r≥0.8)和意义(p≤0.01)的相关性,较暗的颜色,参数和分类单元之间的相关性就越高。只健壮的和重要参数之间的相关性,提出了分类单元。
几项研究已经表明在有机固体残活细菌和arb的存在,表明治疗在WWTPs不能完全灭活细菌(阿拉姆et al ., 2007;Viau Peccia 2009 b;Yergeau et al ., 2016)。在最近的研究中,使用的样本活大肠杆菌群,通用大肠杆菌和沙门氏菌发现了biosolid样品收集在2009年独立的出版物中描述的WWTPs被命名为WWTP A和C (Yergeau et al ., 2016;Duceppe et al ., 2019)。类似的结果对大肠杆菌和通用的大肠杆菌已经获得了在2019年使用的样本WWTPs分别称为WWTP-A和- b)(数据没有显示)。住arb有机会与土壤微生物群和扩散参数进入土壤细菌群落通过水平基因转移(Woegerbauer et al ., 2020)。年度biosolid肥料的应用,从有机固体可能会持续ARGs (梅斯et al ., 2021)或土壤中的积累(谢et al ., 2016;壮族et al ., 2021),它可能会继续传播参数对人类潜在的通过各种可能的方式包括食物链(欧洲食品安全署BIOHAZ面板et al ., 2021)。因为AMR日益严重威胁全球公共卫生,并发行为从世界上所有的国家使用一个健康的方法是必要的(Prestinaci et al ., 2015;穆雷et al ., 2022)。目前,大多数发达国家已经建立了监测项目参数或arb。然而,这些程序只调查有限和常见的arb,如致病性大肠杆菌和沙门氏菌(PHAC 2020),不包括大多数的AMR主机。我们的研究已经发现许多环境和肠道共生的细菌可能携带ARGs,迫切需要开展全面调查或arb的检测,包括致病性和非致病性的ARBs药物监测项目评估风险食物链。比较稳定的抗生素resistome biosolid样品(图1),重大的改变之间的微生物群biosolid组成两个WWTPs观察在我们的研究(图2),这或许可以解释为什么只有几个可能的主机信息参数被确定使用相关方法(图3)。还需要进一步的研究来探索参数之间的联系和可能的主机使用数据和鸟枪测序数据的组合邻近结扎,如上解释(Stalder et al ., 2019)和进一步被孤立。
结论
城市有机固体收集点显示给定社区全面的照片。本研究进行了一项回顾性研究在10年的时间间隔。这部小说的方法是调查AMR的变化在10年期间,在理解的影响是至关重要的措施用来控制人类滥用抗生素,近年来动物和农作物。尽管回顾性研究AMR使用孤立的病原菌进行广泛,很少使用biosolid样本进行回顾性研究。有一个轻微的减少10年来WWTPs arg游戏。然而没有重大改变的AMR表明总体而言,当前的AMR控制措施可以开始工作虽然没有明显的整个人口。本研究表明,细菌抗生素resistomes稳定在两个WWTPs在不同城市在未来10年,而大量的细菌群落的变化观察到有机固体收集来自不同设施和年。这可能表明,微生物群携带在有机固体残ARGs始终存在。同现的结果分析可以提供潜在的某些参数之间的相关性和细菌类群属于人类肠道微生物群和环境细菌,可能随后表明潜在的细菌主机和某些amr有机固体残。这样可以提高研究结果进一步证实并描述主机。 The data in this study provide dynamic background for ARGs and ARB in biosolid fertilizers from Canadian WWTPs, which can shed light on the need for the future research on and risk analysis of the utilization of biosolid fertilizers in agriculture, including ARGs and ARBs dissemination into food chains. In addition, the results in this study showed that the real-time PCR array is a useful tool for rapid routine surveillance purpose.
数据可用性声明
在这项研究中提出的数据集可以在网上找到存储库。库的名称/存储库和加入号码可以找到如下:BioProject数据库,加入PRJNA817560数量。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/bioproject/?term=PRJNA817560。
作者的贡献
可,HH实验设计。HH, EM,安排资源和有机固体样品。SN如果进行DNA提取和qPCR实验。可,SN和HH qPCR数据分析。可和啊16 s rRNA基因扩增子测序和数据分析。可和HH准备手稿的草案,和所有作者手稿的准备和批准条提交的版本。
资金
这项工作是由加拿大食品检验署(CFIA)。
确认
我们感谢贝弗利Phipps-Todd和克里斯在渥太华laboratory-Fallowfield Grenier, CFIA为技术支持,在肥料和员工安全部分,CFIA,安排biosolid样本。
的利益冲突
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
出版商的注意
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补充材料
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关键词:有机固体残,抗菌素耐药性(AMR)抗菌素耐药性基因(ARGs),抗药性细菌(ARB),污水处理厂(WWTPs),食品安全
引用:康米诺萨德年代,Hartke,弗斯我Madey E,黄Ogunremi D和H(2022)抗生素resistomes和微生物群落biosolid肥料从两个加拿大污水处理厂收集10年期公债interval-potential食物链风险?。前面。食物。科学。抛光工艺。2:894671。doi: 10.3389 / frfst.2022.894671
收到:2022年3月12日;接受:2022年7月25日;
发表:2022年9月13日。
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