[发明专利]壳聚糖及其衍生物在消减土壤中抗生素抗性基因污染中的应用

说明书

本发明公开了壳聚糖及其衍生物在消减土壤中抗生素抗性基因污染中的应用，根据土壤的实际情况，直接投加适当比例的壳聚糖及其衍生物于土壤中，操作简单快捷，且可显著降低土壤中多类抗生素抗性基因的丰度，为控制土壤中的ARGs污染提供新的、有效的途径，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及环境工程技术领域，特别是涉及壳聚糖及其衍生物消减土壤中抗生素抗性基因污染的应用。

背景技术

环境中抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes，ARGs)对生态环境和人类健康过程潜在风险，已被公认为一种新兴环境污染物。大量研究发现一些临床致病菌中，ARGs来源于环境中的非致病性细菌，其借助质粒、转座子等可移动遗传元件进行水平基因转移进行传播和扩散。

土壤是环境中ARGs的重要储存库，而人类活动带入的外源ARGs是土壤中ARGs的主要来源，例如在畜牧业中常使用抗生素作为饲料添加而被广泛用于促进动物生长和治疗疾病，但抗生素进入动物体内后不能被完全吸收，会随粪便排出体外，造成畜禽粪便中往往含有抗生素及ARGs。为提高作物产量，畜禽粪便作为有机肥被大量施用到农业土壤中，导致抗生素在土壤中持续残留，直接造成土壤中ARGs的多样性增加和丰度升高。此外，污水处理厂的污泥和出水中含有数百种不同类型的ARGs，这些ARGs随着污泥施用和污水灌溉等措施进入农业土壤。多项研究已对全球多地耕地土壤中ARGs总体格局进行研究，均发现ARGs检出率高，类别多样化，且丰度较高，特别是磺胺类抗性基因(sul1等)、四环素类抗性基因(tetM、tetW等)等ARGs的污染情况严重，且已证实ARGs污染的热点地区主要是人类活动活跃的农业种植区域。

土壤中的细菌群落是ARGs的进化起源之一，ARGs可以在环境细菌和临床病原体之间通过水平基因转移进行迁移传播。并且，多种ARGs可以在农业土壤中种植的蔬菜的不同部位检测到，能通过食物链的迁移对人体产生潜在危害，其产生的抗生素耐性严重降低临床药物的使用效果及缩小了用药选择范围，从而威胁人类健康。

现有技术对ARGs这类污染的控制策略不多，例如对于施用到土壤中的粪肥或污泥主要进行好氧堆肥或者厌氧消化处理，以期从源头上减少ARGs，但对于已经进入土壤乃至积累多代的ARGs，只能通过添加土壤改良剂来进行消减。目前发现的土壤改良剂种类较少，且并不是所有的土壤改良剂都具有消减ARGs污染的正面效果。

发明内容

针对现有技术问题，本发明将壳聚糖及其衍生物作为土壤改良剂作用于抗生素抗性基因污染的土壤中，能够大幅度消减土壤抗生素抗性基因污染。

本发明中，壳聚糖及其衍生物在消减土壤中抗生素抗性基因污染中的应用。

具体地，所述壳聚糖及其衍生物在降低土壤中抗生素抗性基因丰度中的应用。其中，基因丰度指基因组中各类抗生素抗性基因的拷贝数量，丰度越高，即该基因的数量越多。丰度包括绝对丰度和相对丰度，其中相对丰度用于描述单个基因数占总基因数的百分比。

可选的，壳聚糖衍生物包括羧化壳聚糖、羟化壳聚糖、壳聚糖盐类、壳寡糖。

可选的，所述羧化壳聚糖为羧甲基壳聚糖、羧乙基壳聚糖；所述羟化壳聚糖为羟甲基壳聚糖、羟乙基壳聚糖、羟丙基壳聚糖、甲基乙二醇壳聚糖；所述壳聚糖盐类为壳聚糖乳酸盐、壳聚糖季铵盐、壳聚糖盐酸盐、壳聚糖硝酸盐、壳聚糖硫酸盐、壳聚糖醋酸盐、壳聚糖柠檬酸盐、壳聚糖琥珀酸盐、壳聚糖谷氨酸盐、壳聚糖酒石酸盐、壳聚糖乙酰水杨酸盐；所述壳寡糖为由壳聚糖降解得到的寡糖产品。

可选的，所述抗生素抗性基因为二氨基嘧啶类、磷霉素类、核苷类、大环内酯类-林可霉素类-链阳性菌素B类(MLSB类)、糖肽类、四环素类、氯霉素类、氨基糖苷类、氟喹诺酮类、利福霉素类、氨基香豆素类、磺胺类和肽类。

可选的，所述应用包括：将壳聚糖及其衍生物添加于待处理土壤中。

可选的，所述壳聚糖及其衍生物的添加量为20～50g/kg土壤干重。