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由于人类活动,越来越多的纳米颗粒物(Nanoparticles,NPs)排放到环境中,NPs在生物体内累积及其生态风险越来越受到关注,尤其对于近海生长的海洋贝类,大多数研究均基于实验室中高浓度NPs模拟,在自然环境下海洋贝类中NPs的定性定量研究十分匮乏。同时,可用海洋贝类NPs提取分离的方法很少,海洋贝类中NPs的高效提取及稳定样品体系的制备是本研究首要解决的问题。以贻贝为代表的滤食性海洋贝类,由于其分布广泛、个体可移动性差并具有极显著的生物累积效应,常被建议作为监测各种有毒污染物(金属和有机污染物)的指示生物,且沿海环境是抗生素抗性基因(ARGs)重要的储存库。在自然环境下,海洋贝类肠道中NPs作用下的ARGs的赋存特征研究更为匮乏。在重金属高度富集的贝类肠道中,其金属抗性基因(MRGs)和ARGs的赋存及影响因子的探究也存在不足,因此了解自然环境下海洋贝类中ARGs的赋存特征及影响因子,对维系生态稳定性及人类健康具有重要作用。本研究沿中国海岸线采集典型的海洋贝类样品,基于单颗粒电感耦合等离子体质谱仪(sp ICP-MS)和电镜技术建立了一套适用于海洋贝类含金属NPs提取和分离的标准方法,在此基础上对我国沿海贻贝中典型NPs进行了定性定量的表征,探讨了其赋存的物种和组织差异性,并通过对金属总量与NPs的浓度信息进行了线性拟合。同时基于Illumina PE150宏基因组学测序平台及PCR(polymerase chain reaction)技术对沿海贻贝肠道微生物群落的组成及功能基因进行了深入分析,并探讨对比了其抗性基因的丰度。基于结构方程模型(SEM)分析了典型金属NPs等其自然和人文因子对贻贝肠道ARGs赋存的影响,阐明了海洋贝类中含金属NPs、微生物群落及MRGs对ARGs赋存和结构变化的影响,得到以下的主要结论:(1)综合对比分析了常用的5种酶提取和2种碱提取的方法,在此基础上开发了一种从海洋贝类中提取含金属NPs(Ag-,Au-及Ti-NPs)的方法。该方法优化后的最佳参数为:运用终浓度5%的TMAH溶液,干燥的样品提取,25℃消解12小时和离心分离(3000 rpm,5分钟)。优化后的加标Ag-和Au-NPs的颗粒数回收率分别为88±0.9%和95±1.1%,该贻贝体内Ti-NPs的浓度为8.2×106particles/mg,并且测得其平均粒径为70 nm左右。进一步,利用10种海洋贝类评估了该优化方法的适用性。加标Ag-和Au-NPs的颗粒数回收率分别为72-98%和72-97%,Ti-NPs的颗粒数浓度和平均粒径分别为2.1×106-8.4×106particles/mg和70-80 nm。此外,本研究发现海洋贝类体内的Ti-NPs(设定为Ti O2)约占贝类中Ti金属总量的一半,从而表明海洋贝类可能是Ti-NPs的重要“汇”。(2)本研究对中国9个沿海城市共计23个采样点的3种海洋贝类各组织中典型NPs进行了定性定量分析。单颗粒ICP-MS分析发现各组织内含Ti-NPs的平均粒径和颗粒数浓度变化范围分别在84-102 nm和1.02×106-5.86×106particles/mg。含Ti-NPs的颗粒数浓度具有明显的纬度地带性,大体上呈现渤海>黄海>东海>南海的趋势,且在连云港和广西北海这两个采样点的分别测得最高和最低的水平。含Ti-NPs的颗粒数浓度也具有明显的物种特异性:紫贻贝>厚壳贻贝>翡翠贻贝;含Ti-NPs平均粒径也具有黄海>东海、南海和渤海的地理差异及厚壳贻贝>翡翠贻贝>紫贻贝的物种分布差异性,总体上来看渤海东南部和广东平均粒径均较大;含Ti-NPs与Ti总量的占比方面也具有东海、南海>渤海、黄海的纬度地带性及厚壳贻贝≈翡翠贻贝>紫贻贝的物种特异性,总体上来看各海域交汇处的占比较高。海洋贝类中含Ti-NPs颗粒数浓度、粒径大小及纳米组分的占比的组织特异性均较强,大体上,含Ti-NPs的颗粒浓度最高及粒径最小的组织分别是消化腺和闭壳肌。同时对各贻贝组织内含Fe-、Zn-及Pb-NPs的质量浓度进行测定,结果显示其分布范围分别在129.4-15319.3μg/kg、16.1-2787.7μg/kg、2.3-903.9μg/kg。且基于电子显微镜技术,在贻贝体内发现了大量形状各异的、不同元素组成的金属NPs,包括金红石、锐钛矿、Tix O2x-1、针铁矿、赤铁矿、磁铁矿及其他含Zn、Pb、Cr、Mg等金属的NPs。(3)我国沿海各采样点海洋贝类中ARGs的相对丰度及种类大体上均具有地域差异(南海>渤海、黄海和东海),且其ARGs赋存的物种差异性显著。各样点紫贻贝中均发现了相对较高的抗林可酰胺类的抗性基因(lnu B),且随着采样点纬度的降低其相对丰度逐渐增高。在厚壳贻贝中,氨基糖苷类抗生素抗性基因(ANT3-IIc)相对丰度的变化范围在76.6-154.2 ppm,与其所有ARGs总相对丰度的占比在14.2%-20.1%之间。而在翡翠贻贝中,大部分ARGs均为多重耐药性,且ade C基因作为抗甘氨酰环素及四环素类抗生素的代表,其丰度远高于其他类别的ARGs,约占总ARGs丰度的56%。海洋贝类中MRGs的相对丰度大体上呈现紫贻贝>翡翠贻贝>厚壳贻贝的总体趋势,而且各采样点紫贻贝中MRGs的相对丰度具有纬度地带性。本研究对贻贝肠道微生物群落的组成结构进行分析,发现不同物种组间丰度较高的微生物群落差异较明显,紫贻贝肠道中微生物菌群主要是Cyanobacteria、Verrucomicrobia及Proteobacteria;厚壳贻贝肠道的微生物菌群的主导门类依次是Proteobacteria、Mucoromycota、Cyanobacteria及Bacteroidetes;翡翠贻贝肠道中的微生物群落的主导门依次是Proteobacteria、Planctomycetes及Bacteroidetes,同时相对丰度排名前35的属在每个物种间的组成也差异明显。(4)基于结构方程模型(SEM)分析了自然和人文因素、贻贝中金属及典型金属NPs对ARGs相对丰度的直接和间接影响。分析表明,气候、农业及人口均对ARGs的相对丰度表现出直接负相关,Ti-NPs和微量金属(TTMs)虽然对ARGs无显著的直接影响,而Ti-NPs可通过直接影响主导菌门来实现对ARGs相对丰度的间接调控。另外,Fe-NPs及TTMs对ARGs的相对丰度有直接影响,且对主导菌门无直接的影响。Pb-NPs及痕量金属(UTMs)虽然对ARGs的相对丰度无显著的直接影响,可通过直接影响疣微菌门和蓝藻门来间接调控ARGs。与Fe-NPs的影响路径相似的是,Zn-NPs对ARGs的相对丰度有直接影响,且其解释途径的相关系数呈现经济及工业>Zn-NPs>气候和农业活动的规律。综上可知,FeNPs和Zn-NPs对ARGs的相对丰度有直接影响,而Ti-NPs和Pb-NPs则通过影响菌群结构来间接调控ARGs的相对丰度。