一种利用胞外聚合物抑制抗生素抗性基因转化的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用胞外聚合物抑制抗生素抗性基因转化的方法，在含有感受态菌和抗生素抗性基因的微生物培养体系中加入胞外聚合物，或者在含有感受态菌和抗生素抗性基因的微生物培养体系中分别加入胞外聚合物组分以及不同氧化还原状态的胞外聚合物，以抑制抗生素抗性基因通过转化方式进入微生物胞内。其中胞外聚合物为活性污泥经加热提取后获得的产物。由于采用上述技术方案，能够抑制抗生素抗性基因的转化，降低抗生素抗性基因的传播风险。险。险。

【技术实现步骤摘要】
一种利用胞外聚合物抑制抗生素抗性基因转化的方法


[0001]本专利技术涉及一种抗生素抗性基因风险控制方法，具体是一种利用胞外聚合物抑制抗生素抗性基因转化的方法，属于抗生素抗性基因风险控制领域。

技术介绍

[0002]由于抗生素被广泛应用于人类疾病治疗和畜牧养殖，抗生素抗性在全球范围传播，引起了抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes，ARGs)在环境中的普遍存在和传播。ARGs被认定为一种新兴污染物，在河流、湖泊、海洋、土壤和污水厂等地方均检测到ARGs的存在。ARGs可以通过水平基因转移，实现抗生素抗性的传播。水平基因转移包括接合，转导和转化三种方式，接合和转导主要由胞内ARGs介导，而转化是由胞外ARGs介导。
[0003]由于胞外ARGs具有浓度高，存在时间久和容易迁移的特点，ARGs的转化风险很高。转化是通过将ARGs直接转入到细胞内部来实现的。从污水厂出水排入环境中的ARGs被环境中的感受态细胞摄取后，会在细胞中表达出抗生素抗性，完成抗生素抗性的传播。因此，如何抑制ARGs在环境中的转化，已经成为一项新的重要研究课题。
[0004]胞外聚合物(extracellularpolymeric substances，EPS)是通过细胞裂解或细胞分泌而产生的由腐殖质(humic acid，HA)，多糖(polysaccharide，PS)和蛋白质(protein，PN)组成的复杂高分子量混合物。EPS存在于细胞外部，对微生物聚集体的吸附和传质有着至关重要的作用。由于EPS存在于细胞外部，ARGs进入胞内转化的过程必然会受到EPS的影响，ARGs和EPS之间的相互作用可能会改变其转化能力。此外，EPS的组分(如HA、PS和PN)及其氧化还原状态可能会对ARGs的转化产生不同的影响。在不同的环境条件下(如厌氧、缺氧和好氧条件)，不同微生物聚集体(如生物膜、絮凝物和颗粒)的EPS组分和氧化还原状态可能存在差异。例如，颗粒污泥EPS中的蛋白质含量普遍高于絮体污泥，因为污泥颗粒化的实现需要大量的EPS蛋白质参与。厌氧或好氧环境中EPS氧化还原状态的差异也会导致EPS官能团的差异，可能会导致ARGs和EPS之间的相互作用发生变化，从而影响转化过程。因此，本专利技术设计一种ARGs风险控制方法，利用EPS抑制ARGs转化，并同时验证了EPS的组分和氧化还原状态对ARGs转化抑制作用的影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对上述现有技术所存在的问题，提供了一种利用EPS抑制ARGs转化的方法。本方法能够抑制ARGs的转化，降低ARGs的传播风险。
[0006]本专利技术利用EPS抑制ARGs转化的方法，是在含有感受态菌和ARGs的微生物培养体系中加入EPS，以抑制ARGs通过转化方式进入微生物胞内。此外，也可将EPS组分和不同氧化还原状态的EPS分别加入微生物培养体系，抑制ARGs的转化过程。
[0007]所述胞外聚合物组分为腐殖质(HA)、多糖(PS)或蛋白质(PN)。所述腐殖质、多糖以及蛋白质在实验过程中分别用腐植酸、海藻酸钠和牛血清白蛋白模拟。
[0008]所述不同氧化还原状态的EPS通过电化学方法获得，利用电化学工作站分别对EPS
进行氧化或还原获得氧化态和还原态的EPS。
[0009]在微生物培养体系中分别加入EPS组分以及不同氧化还原状态的EPS后，体系中EPS组分的终浓度为0.1
‑
10mg/L，不同氧化还原状态的EPS的终浓度为10mg/L。
[0010]所述EPS来源于曝气池活性污泥，为活性污泥经加热提取后获得的产物；具体是通过包括如下步骤的方法获得：从污水厂取样获得活性污泥，将活性污泥用NaCl溶液清洗两次之后，在一定温度下进行加热提取，然后高速离心获得上清液；所得上清液经过膜过滤获得滤液；将滤液冷冻干燥即可获得EPS。
[0011]所述NaCl溶液的浓度为0.9％。
[0012]所述加热提取的温度为60℃，提取时间为60min。
[0013]所述高速离心的离心转速为10000rpm，时间为10min。
[0014]所述膜过滤采用0.22
‑
μm的醋酸纤维膜。
[0015]所述冷冻干燥的温度为
‑
50℃，时间为48h。
[0016]所述感受态菌为大肠杆菌(E.coli trans5α)；所述ARGs为携带有四环素抗性的pBR322质粒。
[0017]所述微生物培养体系中含有LB培养基，LB培养基组分为：10g/L胰蛋白胨，5g/L酵母提取物和10g/LNaCl。
[0018]本专利技术通过向微生物培养体系中加入EPS，抑制ARGs进入细胞内部的过程，从而达到抑制ARGs转化的效果。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：
[0020]本专利技术通过对EPS的研究，将其直接加入微生物体系，抑制ARGs通过转化进入微生物细胞内。EPS通过与ARGs结合减少进入微生物胞内的ARGs含量，并且EPS的存在同时降低了微生物细胞膜的通透性，进一步降低进入胞内的ARGs含量，从而显著抑制ARGs的转化。
附图说明
[0021]图1为本专利技术添加EPS与未添加EPS对ARGs转化的影响。
[0022]图2为本专利技术添加EPS与未添加EPS转化菌落示意图。
[0023]图3为本专利技术添加HA、PS和PN对ARGs转化的影响。
[0024]图4为本专利技术添加氧化态或还原态EPS对ARGs转化的影响。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步阐述和说明。
[0026]本专利技术通过对EPS的研究，将其直接加入微生物体系，抑制ARGs通过转化进入微生物细胞内。EPS通过与ARGs结合减少进入微生物胞内的ARGs含量，并且EPS的存在同时降低了微生物细胞膜的通透性，进一步降低进入胞内的ARGs含量，从而显著抑制ARGs的转化。
[0027]下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0028]实施例1：
[0029]EPS的制备：
[0030]选取的EPS制备原料为污水厂活性污泥。
[0031]首先将40mL污泥样品8000rpm离心5min，去掉上清液；接着清洗污泥，即加入10mL0.9％NaCl溶液震荡混匀，8000rpm离心5min，重复上一清洗步骤，去掉上清液，保留污泥；另外再加入10mL 0.9％NaCl溶液，震荡均匀后，在60℃加热60min，然后10000rpm离心10min；将获得的上清液过0.22
‑
μm醋酸纤维膜，滤液用冷冻干燥仪置于
‑
50℃下冷冻干燥48h获得EPS。
[0032]感受态菌和ARGs的制备：
[0033]本实施例中以大肠杆菌(E.coli trans5α)作为感受态菌，从全式金生物公司购本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用胞外聚合物抑制抗生素抗性基因转化的方法，其特征在于：在含有感受态菌和抗生素抗性基因的微生物培养体系中加入胞外聚合物，以抑制抗生素抗性基因通过转化方式进入微生物胞内；或者，在含有感受态菌和抗生素抗性基因的微生物培养体系中分别加入胞外聚合物组分以及不同氧化还原状态的胞外聚合物，抑制抗生素抗性基因的转化过程；所述胞外聚合物组分为腐殖质、多糖或蛋白质；所述不同氧化还原状态的胞外聚合物通过电化学方法获得，利用电化学工作站分别对胞外聚合物进行氧化或还原获得氧化态和还原态的胞外聚合物。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述胞外聚合物来源于曝气池活性污泥，为活性污泥经加热提取后获得的产物。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在微生物培养体系中加入胞外聚合物后，胞外聚合物在体系中的终浓度为10mg/L。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述感受态菌为大肠杆菌；所述抗生素抗性基因为携带有四环素抗性的pBR322质粒。5.根据权利要求1所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛国平，王丽，袁丽，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：