شماره ركورد
25288
شماره راهنما
BIO2 1094
عنوان
بررسي حضور و سرنوشت باكتريهاي مقاوم به آنتي بيوتيك و برخي ژن هاي مقاومت آنتي بيوتيكي بتالاكتام به وسيلهي qPCR در تصفيهخانه فاضلاب
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
زيست شناسي -ميكروبيولوژي
دانشكده
علوم و فناوريهاي زيستي
تاريخ دفاع
1404/08/14
صفحه شمار
101 ص.
استاد راهنما
دكتر زهرا اعتماديفر , دكتر بابك بيك زاده
كليدواژه فارسي
آنتي بيوتيك، , ژنهاي مقاومت آنتيبيوتيكي , باكتريهاي مقاوم به آنتيبيوتيك , سيستم تصفيهخانه فاضلاب , بتالاكتام
چكيده فارسي
چكيده
در دهههاي اخير، افزايش مصرف گستردهي آنتيبيوتيكها در انسان و دام، منجر به ظهور و گسترش باكتريهاي مقاوم به آنتيبيوتيك و ژنهاي مرتبط با مقاومت (ARGs) در محيطزيست شده است. تصفيهخانههاي فاضلاب شهري بهعنوان يكي از مهمترين نقاط تمركز و انتشار اين ژنها، نقشي دوگانه دارند؛ از يكسو موجب كاهش بار ميكروبي ميشوند، و از سوي ديگر ميتوانند بهعنوان مخزني براي انتقال افقي ژنهاي مقاومت ميان باكتريها عمل كنند. اين پژوهش با هدف بررسي حضور و تغييرات ژنهاي بتالاكتاماز blaTEM و blaCTX-M در باكتريهاي مقاوم به آموكسيسيلين و سفيكسيم در تصفيهخانه فاضلاب جنوب اصفهان انجام شد.
به همين منظور، پس از نمونهبرداري از پسابهاي ورودي و خروجي، باكتريهاي مقاوم جداسازي و با استفاده از آزمونهاي بيوشيميايي و آنتيبيوگرام شناسايي شدند. سپس استخراج DNA از جدايههاي مقاوم بهمنظور بررسي حضور ژنهايblaTEM و blaCTX-M انجام و واكنشPCR براي شناسايي اين ژنها مورد استفاده قرار گرفت. همچنين، بهمنظور سنجش كمي ميزان ژن مقاومت آنتيبيوتيكي blaTEM، استخراجDNA متاژنوميك از پسابهاي ورودي و خروجي صورت گرفت و واكنشqPCR با پرايمرهاي اختصاصي جهت اندازهگيري كمي ژن انجام شد.
نتايج شمارش ميكروبي نشان داد كه تراكم باكتريهاي قابلكشت در پساب ورودي نسبت به پساب خروجي كاهش حدود چهار لگاريتمي در بار ميكروبي طي فرآيند تصفيه را داشته است. در مجموع 98 جدايه از پسابها جداسازي شد كه از ميان آنها 48 جدايه به هر دو آنتيبيوتيك آموكسيسيلين و سفيكسيم مقاومت نشان دادند. بررسي ژنتيكي جدايهها نشان داد كه در جدايههاي پساب ورودي، 94٪ داراي ژنblaTEM و 5/62٪ داراي ژن blaCTX-M بودند؛ در حاليكه در جدايههاي پساب خروجي، اين مقادير بهترتيب به 5/37٪ و 25٪ كاهش يافتند. نتايج حاصل از qPCR بر روي DNA متاژنوميك نشان داد كه فراواني مطلق ژن blaTEM و ژن مرجع 16S rRNA در پساب خروجي افزايش يافته و نسبت تعداد كپي در ميليليتر ژن blaTEM به ژن مرجع نيز در پساب خروجي بالاتر از پساب ورودي بود كه بيانگر پايداري و تجمع نسبي اين ژن در طي فرآيند تصفيه است.
مجموع نتايج حاصل از اين پژوهش نشان داد كه فرآيند تصفيه فاضلاب شهري، عليرغم كاهش قابلتوجه تراكم ميكروبي، در حذف كامل ژنهاي مقاومت آنتيبيوتيكي مؤثر نيست. همچنين اگرچه در واكنش PCR فراواني جدايههاي حامل ژنهاي مقاومت در پساب خروجي كاهش يافت، اما نتايج qPCR بيانگر افزايش تعداد كپي در ميليليتر ژن blaTEM و ژن مرجع 16S rRNA در پساب خروجي بود. اين اختلاف را ميتوان ناشي از تفاوت ماهيت دو روش دانست؛ بهگونهايكه PCR تنها باكتريهاي قابلكشت را شناسايي ميكند، در حاليكه qPCR كل DNA موجود در جامعهي ميكروبي را اندازهگيري مينمايد. بنابراين، افزايش فراواني ژن blaTEM در مقياس متاژنوميك بيانگر پايداري و تجمع مواد ژنتيكي مقاوم در برابر فرآيندهاي تصفيه است.
كليدواژهها: آنتي بيوتيك، ژنهاي مقاومت آنتيبيوتيكي، باكتريهاي مقاوم به آنتيبيوتيك، سيستم تصفيهخانه فاضلاب، بتالاكتام
كليدواژه لاتين
Antibiotic , Antibiotic Resistance Genes (ARGs) , Antibiotic-Resistant Bacteria, , Wastewater Treatment System , β-lactam
عنوان لاتين
Investigating the presence and fate of antibiotic-resistant bacteria and some β-Lactam antibiotic resistance genes by qPCR in a sewage treatment plant
گروه آموزشي
زيست شناسي سلولي مولكولي و ميكروبيولوژي
چكيده لاتين
Abstract
In recent decades, the extensive use of antibiotics in humans and livestock has led to the emergence and spread of antibiotic-resistant bacteria and associated resistance genes (ARGs) in the environment. Municipal wastewater treatment plants (WWTPs), as major hotspots for the accumulation and dissemination of these genes, play a dual role: while reducing the overall microbial load, they may also act as reservoirs that facilitate the horizontal transfer of resistance genes among bacteria. This study aimed to investigate the presence and variation of β-lactamase genes blaTEM and blaCTX-M in amoxicillin- and cefixime-resistant bacteria isolated from the municipal wastewater treatment plant located in southern Isfahan, Iran.
For this purpose, influent and effluent wastewater samples were collected, and resistant bacteria were isolated and identified using biochemical tests and antibiotic susceptibility assays. DNA was extracted from the resistant isolates to determine the presence of blaTEM and blaCTX-M genes through PCR analysis. In addition, to quantify the abundance of the antibiotic resistance gene blaTEM, metagenomic DNA was extracted from both influent and effluent samples, and qPCR was performed using specific primers.
Microbial enumeration revealed that the concentration of culturable bacteria in the influent was 2.78×10⁹ CFU/mL, whereas in the effluent it was 1.04×10⁵ CFU/mL, indicating an approximately log4 reduction in microbial load during the treatment process. A total of 98 isolates were obtained from the samples, among which 48 isolates (16 from the influent and 32 from the effluent) exhibited resistance to both amoxicillin and cefixime. Genetic analysis showed that among the isolates from the influent, 94% harbored the blaTEM gene and 62.5% harbored the blaCTX-M gene, whereas in the effluent these values decreased to 37.5% and 25%, respectively. The qPCR results on metagenomic DNA demonstrated that the absolute abundance of blaTEM and the reference gene 16S rRNA increased in the effluent, and the copy number ratio of blaTEM to 16S rRNA was also higher in the effluent compared to the influent. These results indicate the persistence and accumulation of this resistance gene during the treatment process.
Overall, the findings revealed that although the wastewater treatment process significantly reduced microbial density, it was not effective in completely eliminating antibiotic resistance genes. Moreover, while PCR results showed a reduction in the frequency of resistant isolates in the effluent, qPCR analysis indicated an increase in the copy number of both blaTEM and 16S rRNA genes. This discrepancy can be attributed to the methodological differences between the two assays; PCR detects only culturable bacteria, whereas qPCR quantifies the total DNA present in the microbial community, including non-culturable cells, free DNA, and mobile genetic elements. Therefore, the relative increase of blaTEM at the metagenomic level reflects the persistence and accumulation of resistant genetic material against the treatment processes
Keywords: Antibiotic, Antibiotic Resistance Genes (ARGs), Antibiotic-Resistant Bacteria, Wastewater Treatment System, β-lactam
تعداد فصل ها
4 فصل
فهرست مطالب pdf
149591
نويسنده