畜禽粪便中的抗生素和抗性基因污染——基于文献数据的研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

1.1 研究意义

随着我国畜禽养殖业迅速发展，畜牧业已成为农业和农村经济的支柱产业。在畜禽养殖业快速发展的同时，兽用抗生素的种类以及数量也在逐年增加，畜禽粪便中抗生素的残留所带来的环境问题已不容忽视。此毕业论文将对国内外近年来畜禽粪便中抗生素和抗性基因污染现状、抗生素含量和args的相关性、畜禽粪便中携带各种抗性基因的细菌群以及畜禽粪便中残留抗生素的消减方法作综合阐述，为去除畜禽粪便中的抗生素和抗性基因污染提供技术支持。

1.2 国内外研究概况

近年来，随着我国规模化、集约化和专业化畜禽养殖业的快速发展，兽用抗生素作为抗菌剂和促生长制剂在畜禽养殖业中被广泛应用。由于抗生素在畜禽体内不能被完全吸收利用，部分抗生素随农用粪便进入环境中，产生生态毒理效应，诱导抗性基因产生，从而引发一系列生态环境问题，所以兽用抗生素剂量在实际应用中应受到限制，虽然全球很多国家都禁止使用抗生素来促进畜禽的增长，但抗生素滥用现象依然普遍存在且使用量逐年递增。据统计，每年约有占总抗生素使用量的70％被用作鸡、猪、肉牛饲料添加剂。美国食品药物管理局（fda）调查数据表明，畜禽养殖所使用的抗生素总量达11148吨，占美国市场销售抗生素的80％，澳大利亚使用的兽用抗生素含量达到932吨，韩国高达1278 吨^[14]。相比其他国家，中国2013年四环素类抗生素的使用量为12000吨，是英国整个抗生素总使用量的11倍^[1]。我国养殖业中消耗的总抗生素达84000万吨，占抗生素总消耗量的52，是世界上最大的兽用抗生素生产和使用国。通过模型预估表示，2010年至2030年，全球抗生素消费量将增加67，从63151吨增加到105596吨。特别是巴西、俄罗斯、印度、中国和南非，抗生素消费量的增长将达到99^[3]。

抗生素在有机体内积累量很低，机体吸收后少部分经过羟基化、裂解和葡萄糖苷酸化等代谢反应生成无活性的产物，约30-90会以抗生素原形或主要代谢产物形式随畜禽粪便或尿液排出体外^[2]，导致畜禽粪便中抗生素残留达到较高水平。当动物体内排出的化学物质超过环境的自净能力时，就会对生态环境造成不良影响。抗生素的排泄率不仅在物质类别之间存在差异，而且在物质类别内也存在差异。通常在畜禽粪便样本中，检出频率和浓度最高的是四环素类、氟喹诺酮类、磺胺类和大环内酯类。不同地区使用的抗生素种类不同，导致不同地区多种粪便抗生素残留量之间的比重不同。虽然表中抗生素的浓度水平均在μg/kg^-1数量级，但是也有部分地区的抗生素的浓度水平在mg/kg^-1数量级。^[5]、[7]其中，四环素类抗生素的残留量最大。由于通过控制四环素类抗生素的剂量，既可以促进生长，又可以治疗疾病。并且，其具有价格低廉，副作用小的特点。四环素类抗生素成为在我国及世界畜禽养殖业中的生产量与实际使用量最大的抗生素^[8]。在肯尼亚畜禽养殖业中，四环素类抗生素占所有抗生素总用量的56；在美国，四环素类抗生素占据了整个抗生素市场15.8的份额^[9]。这些排放到环境中的抗生素会对生态环境以及人类健康产生严重危害，本文就畜禽粪便中几种常见抗生素的残留浓度以及降解方法进行分析，为兽用抗生素的使用安全提供数据支持。

2. 研究的基本内容和问题

2.1 研究目标与内容

知悉国内外各类畜禽粪便中的抗生素与抗性基因的污染现况，并将各类粪便中抗生素、抗性基因污染状况进行列举、比较，对抗性基因与相关因素进行相关性分析。

2.2 拟解决的关键问题

（1）通过设置畜禽粪便、抗生素、抗性基因和耐药细菌等关键词在中国知网以及web of science等数据库进行相关文献的检索，并借鉴、引用相关度较高文献进行毕业论文撰写。

（2）所收集文献包含以下词条 (i)畜禽粪便中的抗生素含量; (ii) 畜禽粪便中的抗生素抗性基因; (iii) 畜禽粪便中的耐药微生物。文献包含所有研究类型。在对检索收集的文献进行数据统计分析之前，所选择数据应遵循以下标准：在使用词条(i)进行文献检索时，文献中应包括国内外各类畜禽粪便中大类以及小类抗生素的含量；在使用词条(ii)进行文献检索时，文献中应包括各类抗生素分别携带的抗性基因，以及在各类畜禽粪便中的丰度；在使用词条(iii)进行文献检索时，文献中应包括畜禽粪便中主要的耐药微生物，以及其在畜禽粪便中的种群数量。

3. 研究的方法与方案

3.1 研究方法

对检索文献中的数据进行列举、对比并分析。

3.2 技术路线

用上述词条进行相关文献检索→摘取数据→对选取的数据进行综合分析→得出结论→完成文献综述撰写

3.3可行性分析

由于疫情影响，导致相关课题无法在实验室如期完成，因此选择以文献综述的形式完成对毕业论文的撰写，可行性较高。

4. 研究创新点

4.特色或创新之处

梳理世界各国及我国畜禽粪便中的抗生素和抗性基因污染现状，为其研究提供可靠的数据支撑，并为去除畜禽粪便中的抗生素和抗性基因污染提供技术支持。

5. 研究计划与进展

5.研究计划及预期进展

2020年1月至2020年2月：确定申报课题，查阅相关文献资料；

2020年3月至2020年4月：对收集的相关文献进行分类整理；

2020年4月至2020年5月：对文献中的数据进行分析整理；