水培条件下芦苇中兽医抗生素的潜在作用和积累外文翻译资料

 2022-04-28 10:04

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水培条件下芦苇中兽医抗生素的潜在作用和积累

摘要

盐酸环丙沙星（CIP），盐酸土霉素（OTC）和磺胺二甲嘧啶（SM2）对普通湿地植物（芦苇）的潜在影响通过测量叶片中的根系活力，抗氧化酶和叶绿素以及抗生素积累来确定。将植物在六个容器中温育62天，并且在营养溶液中暴露于浓度为0,0.1,1,10,100和1000mu;g/ L的抗生素。结果表明，高抗生素浓度（gt;10mu;g/ L）对根活性和叶片叶绿素有毒性作用，而在低抗生素浓度（0.1-1微克/升）。随着抗生素剂量的增加，超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性显着下降（5-55％和9-58％），而过氧化物酶活性显着增加。P.australis通过被动吸收累积抗生素，暴露于 1000mu;g/ L浓度导致植物中CIP，OTC和SM2含量较高（分别为13,834,6901和2047ng / g干重），高于0.1mu;g/ L浓度（分别为345,165和 24ng / g干重）。所有植物的总抗生素含量均遵循序列CIPgt;OTCgt;SM2，并且所有抗生素的分布遵循序列根gt;叶gt;干。这些初步结果表明，芦苇可以吸收和耐受废水中常见的抗生素浓度。抗生素可诱导叶绿素和根的毒性效应和激素。植物中的抗生素积累与揭示内容呈正相关。高度水溶性抗生素最有可能被植物吸收。抗生素可以转化为植物中的差向异构体。

关键词 人工湿地 芦苇 抗生素 药害 摄取

1 介绍

人工湿地（CWs）是工程废水处理系统; 它们的设计和建造旨在利用植物，土壤，介质和相关微生物群落的自然过程，以减少污水中的污染物（Vymazal，2011）。在CW中生长的植物通常表现出在废水处理过程中起重要作用的几个功能特征（例如转化或含有污染物，使系统充氧，提供附着体附着的表面），并且CW中常用的植物是芦苇（Phragmites australis）共同的芦苇）（Vymazal，2011a）。CWs的操作因素（如间歇操作和干燥时间）会影响湿地植物的生长，废水污染物造成的极端条件也会影响CW植物的存活（Knight等，2000; Jia等，2010; Xu等人，2010）。为了提高CW系统的性能效率和稳定性，近年来研究了湿地植物与各种废水污染物的相互作用。Xu等人研究了芦苇对不同化学需氧量废水（蔗糖在10％Hoagland溶液中）的生理反应。（2010），研究表明COD值高（ge;200） 毫克/升）可能会破坏正常的湿地植物的代谢，和COD水平（CODge;400毫克/升）引起的植物中明显的生理变化。另外，另一个湿地植物也会受到废水污染物的影响，香蒲在低于400mg / L 的COD浓度下可以正常生长（Xu et al。，2011）。

近年来，作为预防（治疗）和生长刺激剂的抗生素已经递送给牲畜。然而，由于抗生素很少被动物吸收，添加到饲料中的抗生素有30-90％以未改变的形式或作为代谢产物排泄（Wei et al。，2011）。四环素类，磺胺类和氟喹诺酮类药物是最常用的抗生素存在于猪的废水，和相对最大浓度范围为23.8微克/升，以685微克/升，和某些抗生素浓度从微量变化的那些一样高的在粪肥浆液中的ppm水平（Kumar等人，2005; Wei等人，2011; Zhang等人，2011; Chen等人，2012）。因此，猪废水已成为抗生素污染的主要来源，植物与残留抗生素在畜牧业的相互作用引起了人们的高度关注。

兽药抗生素在某些植物如大豆，大米，莴苣，甜燕麦，苜蓿，小麦等中的积累和影响已得到广泛研究。已经表明植物能够通过水运和被动吸收积累抗生素，并且水或土壤中过量的抗生素可以对植物生长和生物化学活性显示出显着的毒性影响（Liu等人，2009; Boonsaner和Hawker， 2010; Hillis等人，2011; Li等人，2011; Luo等人，2011）。到目前为止，这种评估主要集中在作物生产的影响上。很少有关于猪废水中的CW植物吸收和残余抗生素应答的研究。此外，由于操作方便，投入要求低，操作成本低，CW在猪废水处理过程中得到了广泛应用（Knight等，2000; Poach等，2003）。为了提高化学需氧量在猪废水处理中的有效性，研究抗生素积累和对芦苇潜在影响是至关重要的。

本研究的目的是调查抗生素对芦苇生理反应的潜在影响，并进行了植物抗生素积累的研究。该研究在水培条件下进行以避免抗生素吸附到土壤颗粒上的潜在混杂效应，这会导致较低的暴露浓度和改变的植物毒性分析（Hillis等人，2011）。此外，由于在猪废水中检测到多种共存抗生素，该解决方案包括抗生素混合物，包括中国畜牧业常用的三种兽药制剂：盐酸环丙沙星，盐酸土霉素和磺胺二甲嘧啶。我们希望研究结果对于提高对连续污水处理系统中抗生素的理解有用。

2 材料和方法

2.1 实验设计和设置

将芦苇根部均匀地从厦门湿地公园移植过来，随后进行洗涤以去除附着在其表面上的沉积物颗粒。在实验之前，将芦苇在改良的Hoagland溶液中培养3个月以适应环境。适应环境后，生理上相同的植物被分配到六个玻璃容器（R1-R6），每个容器包含三个平行的个体。我们用银纸覆盖每个容器的表面，以防止抗生素中的光化学行为，并减轻日光对根系的影响。在整个研究过程中，测试系统用2号灌溉 L改良的Hoagland营养液加强研究抗生素，并将pH调节至6.0，并且每3天更换营养液。实验发生在温室环境中（12小时光周期35/30plusmn;2℃昼/夜），并且所有植物总共处理62天。将R1-R6植物容器（各3个植物）分别在营养液中用下列浓度的CIP，OTC和SM2处理：0,0.1,1,10,100和1000mu;g/ L。如Dordio等人所述制备改良的Hoagland营养液。（2009年）。我们立即测量了以下生理参数：叶片叶绿素，叶片抗氧化酶（超氧化物歧化酶，过氧化氢酶，过氧化物酶）和根系活力;我们在整个实验的固定时间测量这些参数。在治疗期结束时，分析植物中抗生素的分布。

2.2 。芦苇生理参数的测定

根据Huang等人测量植物的叶绿素浓度（Chl a，Chl b和总Chl）（2004年）。将植物叶片（每个容器中0.1g/3个平行的个体）切成0.5cm段，并在80％（v / v）含水丙酮 中在黑暗中温育24小时。用分光光度计（DR 5000，HACH，USA）在663和645nm测量溶液的吸光度，计算叶绿素含量。使用氯化三苯基四氮唑（TTC）法（Lindstrouml;m和Nystrouml;m，1987）测量植物根系活性（每个容器中0.5g / 3个平行个体）。超氧化物歧化酶（SOD），过氧化氢酶（CAT），过氧化物酶（POD）活性（0.1 克/每个容器中的三个平行个体）如Xu等人所述进行分析。（2010年）。尽管选择了表观性状相同的植物，但R1-R6中每种植物的生化活性略有差异。测量R1-R6植物生物化学活性值的比率范围为给定参数平均值的百分比。参数和各自的值范围如下：根活性，0.01-0.03％; Chl a，0.5-3％; Chl b，0.8-14％; 总Chl，1-7％; CAT，1-5％; SOD，0.4-10％; 和POD，0.5-11％。因此，抗生素对芦苇生理反应的潜在影响可用抑制率来反映，其计算公式如下：抑制率（％）=[（A-B）/A]times;100％，其中A是每组中所有3种平行植物的生理参数的初始平均值，B是这些参数在固定时间的平均值的变化。

2.3 植物样品中的兽医抗生素分析

使用液相色谱与串联质谱（LC-MS / MS）结合分析从处理R1-R6收集的植物样品中的抗生素。将植物叶片，茎和根样品冷冻干燥并分别研磨成80目。将 含有磷酸缓冲液，乙腈和植物样品的混合溶液（10ml）加入每个离心管中。将试管在振荡器中以250rpm振荡20分钟，超声处理10分钟，然后以7000times;g离心10分钟。提取过程对每个样品进行3次。使用Oasis HLB提取柱（6mL，200mu;L）提取样品mg）按以下方式。每个滤芯依次用6.0mL丙酮，6.0mL甲醇和6.0mL含5mmol / L乙酸铵的0.1％甲酸溶液预处理。样品以3mL/min的速率通过。随后，6mL含5mmol/L乙酸铵的0.1％甲酸溶液冲洗柱体，然后将柱体6.0mL甲醇洗脱。最后，将目标级分重新溶于10％甲醇溶液中至终体积1.0mL，用于随后的LC-MS / MS分析。使用LC-MS / MS系统（ABI 3200 Q TRAP），和一个的Inertsil目标抗生素进行了分析reg;ODS-SP柱用于分离目标抗生素。色谱流动相由甲醇（A）和用5mmol/ L乙酸铵（B）溶解的0.1％甲酸溶液组成。柱温设定为40℃。目标抗生素通过电喷雾串联质谱法以正离子模式检测。数据采集在多反应监测（MRM）中进行，通过记录每个化合物的两个MRM。表A1总结了分析物监测的最佳条件。目标分析物的定量基于外部校准曲线，并且相关系数（R2）的所有分析物的校准曲线超过0.997。在不同的浓度水平下测定植物样品中

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