电刺激对菌活力及抗性基因表达的影响

文章信息

Effects of direct currenton Klebsiella spp. viability and corresponding resistance gene expression insimulative bio-electrochemical reactors

Hua Li,Xiao-Li Yang, Hai-Liang Song, Shuai Zhang, Xi-Zi Long

DOI:  10.1016/j.chemosphere.2017.12.176

发表杂志：Chemosphere（IF=5）

1.研究背景

研究在生物电化学反应器（BER）中电解刺激下抗生素抗性细菌（ARB）和相关抗生素抗性基因（ARG）表达。

2.方法

2.1 ARB的分离、鉴定和最小抑制浓度（MIC）。

2.2 乳酸脱氢酶和ATP测定。

2.3 用高灵敏度流式细胞术定量分析死亡细菌。

2.4 循环伏安法（CV）和活性氧测定。

2.5 RNA提取和实时PCR然后通过实时PCR定量sulI、sulII和int1基因的表达。

3.结果

3.1分离细菌的鉴定和MIC

图1.设备示意图（1）计算机；（2）数据采集模块；（3）电阻器；（4）直流电源；（5）电极夹，（6）磁力搅拌器。

3.2设备操作性能和CV测试电流密度对细胞生长的影响

图2.（A）细胞生物量密度（OD600），和（B）生长速率。

3.3  电刺激持续时间越长，细胞通透性越大

图3. LDH和ATP在不同电流强度下。（A） LDH在不同电流强度下。（B）不同电流强度下的ATP浓度。

3.4电解刺激下细胞的形态变化

图4.通过SEM检测不同电流强度对克雷伯氏菌形态变化的影响（A：对照样品，B:6V组，C8V组和D:10V组）。

3.5活性氧产生和细胞活力测试

图5.DCF荧光强度反映了不同电流强度对死细胞百分比和ROS产生的影响。

3.6电刺激对克雷伯菌作用一细胞膜的渗透性增加，另一方面，死亡细胞的一部分随着电流强度的增加，电极表面产生活性氧。

图6.不同电流强度对活菌计数的影响。

3.7电解刺激对基因表达的影响

图7.不同电流强度对基因表达倍数变化的影响。

结论

结果证实，适当的电解刺激可以增加细菌细胞的膜通透性和ATP。然而，当电流超过一定范围时，水电解过程中ROS的产生增加，导致细菌细胞的致死率高。此外，暴露48小时后，sulII和intI基因表达水平增加。以上都证实了应用生物电化学技术处理抗生素废水的潜在风险。

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