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Biofilm enhanced the mitigations of antibiotics and resistome in sulfadiazine and trimethoprim co-contaminated soils
Journal of Hazardous Materials ( IF 12.2 ) Pub Date : 2024-09-05 , DOI: 10.1016/j.jhazmat.2024.135721 Zhi Mei 1 , Fang Wang 2 , Yuhao Fu 2 , Yu Liu 2 , Syed A Hashsham 3 , Yu Wang 2 , Jean Damascene Harindintwali 2 , Qingyuan Dou 2 , Marko Virta 4 , Xin Jiang 2 , Yu Deng 5 , Tong Zhang 5 , James M Tiedje 6
Journal of Hazardous Materials ( IF 12.2 ) Pub Date : 2024-09-05 , DOI: 10.1016/j.jhazmat.2024.135721 Zhi Mei 1 , Fang Wang 2 , Yuhao Fu 2 , Yu Liu 2 , Syed A Hashsham 3 , Yu Wang 2 , Jean Damascene Harindintwali 2 , Qingyuan Dou 2 , Marko Virta 4 , Xin Jiang 2 , Yu Deng 5 , Tong Zhang 5 , James M Tiedje 6
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Reducing antibiotic levels in soil ecosystems is vital to curb the dissemination of antimicrobial resistance genes (ARGs) and mitigate global health threats. However, gaps persist in understanding how antibiotic resistome can be suppressed during antibiotic degradation. Herein, we investigate the efficacy of a biochar biofilm incorporating antibiotics-degrading bacterial strain (Arthrobacter sp. D2) to mitigate antibiotic resistome in non-manured and manure-amended soils with sulfadiazine (SDZ) and trimethoprim (TMP) contamination. Results show that biofilm enhanced SDZ degradation by 83.0% within three days and increased TMP attenuation by 55.4% over 60 days in non-manured soils. In the non-manured black soil, the relative abundance of ARGs increased initially after biofilm inoculation. However, by day 30, it decreased by 20.5% compared to the controls. Moreover, after 7 days, biofilm reduced TMP by 38.5% in manured soils and decreased the total ARG abundance by 19.0%. Thus, while SDZ degradation did not increase sulfonamide resistance genes, TMP dissipation led to a proliferation of insertion sequences and related TMP resistance genes. This study underscores the importance of antibiotic degradation in reducing related ARGs while cautioning against the potential proliferation and various ARGs transfer by resistant microorganisms.
中文翻译：
生物膜增强了磺胺嘧啶和甲氧苄啶共污染土壤中抗生素和耐药组的缓解作用
降低土壤生态系统中的抗生素水平对于遏制抗菌素耐药基因 （ARG） 的传播和减轻全球健康威胁至关重要。然而，在理解如何在抗生素降解过程中抑制抗生素耐药组方面仍然存在差距。在此，我们研究了掺入抗生素降解细菌菌株 （Arthrobacter sp. D2） 的生物炭生物膜在具有磺胺嘧啶 （SDZ） 和甲氧苄啶 （TMP） 污染的非施肥和粪肥改良土壤中减轻抗生素耐药组的功效。结果表明，在非施肥土壤中，生物膜在 3 天内将 SDZ 降解提高了 83.0%，在 60 天内将 TMP 衰减提高了 55.4%。在未施肥的黑土中，ARGs 的相对丰度在生物膜接种后最初增加。然而，到第 30 天，与对照组相比，它下降了 20.5%。此外，7 天后，生物膜使肥土壤中的 TMP 降低了 38.5%，并将 ARG 总丰度降低了 19.0%。因此，虽然 SDZ 降解不会增加磺胺类耐药基因，但 TMP 消散导致插入序列和相关 TMP 耐药基因的增殖。本研究强调了抗生素降解在减少相关 ARGs 方面的重要性，同时警告耐药微生物的潜在增殖和各种 ARGs 转移。
更新日期：2024-09-05
中文翻译：
生物膜增强了磺胺嘧啶和甲氧苄啶共污染土壤中抗生素和耐药组的缓解作用
降低土壤生态系统中的抗生素水平对于遏制抗菌素耐药基因 （ARG） 的传播和减轻全球健康威胁至关重要。然而，在理解如何在抗生素降解过程中抑制抗生素耐药组方面仍然存在差距。在此，我们研究了掺入抗生素降解细菌菌株 （Arthrobacter sp. D2） 的生物炭生物膜在具有磺胺嘧啶 （SDZ） 和甲氧苄啶 （TMP） 污染的非施肥和粪肥改良土壤中减轻抗生素耐药组的功效。结果表明，在非施肥土壤中，生物膜在 3 天内将 SDZ 降解提高了 83.0%，在 60 天内将 TMP 衰减提高了 55.4%。在未施肥的黑土中，ARGs 的相对丰度在生物膜接种后最初增加。然而，到第 30 天，与对照组相比，它下降了 20.5%。此外，7 天后，生物膜使肥土壤中的 TMP 降低了 38.5%，并将 ARG 总丰度降低了 19.0%。因此，虽然 SDZ 降解不会增加磺胺类耐药基因，但 TMP 消散导致插入序列和相关 TMP 耐药基因的增殖。本研究强调了抗生素降解在减少相关 ARGs 方面的重要性，同时警告耐药微生物的潜在增殖和各种 ARGs 转移。
京公网安备 11010802027423号