Metagenomic analysis reveals microbial metabolic potentials alterations under antibiotic stress during sludge anaerobic digestion

产甲烷 基因组 厌氧消化 代谢途径 抗生素 生物 微生物学 细菌 微生物代谢 微生物 生物化学 化学 新陈代谢 基因 生态学 甲烷 遗传学
作者
Yinping Xiang,Weiping Xiong,Rui Xu,Zhaohui Yang,Yanru Zhang,Meiying Jia,Haihao Peng
出处
期刊:Journal of environmental chemical engineering [Elsevier]
卷期号:11 (5): 110746-110746 被引量:21
标识
DOI:10.1016/j.jece.2023.110746
摘要

The presence of antibiotics in sludge is considered to have a detrimental effect on methane production and microbial community. However, the underlying mechanism of how antibiotic impact the metabolic potentials is still unclear. This study investigated the long-term effects of antibiotics on different stages of sludge anaerobic digestion and on the metabolic potentials of key functional microorganism, revealed the response mechanism of dominant microbiome on antibiotic stress through metagenomic sequencing and binning strategy. Experimental results demonstrated that the abundance of many functional genes associated with glycolysis, protein hydrolysis and acidification increased by 3 %–200 % under the antibiotics stress. While functional genes related to acetate and acetyl-coA conversion were reduced. Besides, the major methanogenic metabolic pathways had also been altered under antibiotic stress, from acetoclastic methanogenesis to methanogenesis of methylamine. The metabolic potentials of ten typical metagenome-assembled genomes (MAGs) associated with hydrolysis, acidogenesis and methanogenesis were also investigated through the metagenomic binning strategy. The dominant MAGs under antibiotic stress contained abundant functional genes associated with EPS biosynthesis, secondary metabolite biosynthesis and bacterial chemotaxis, which may contribute to their dominance. This study shed light on complex metabolic potentials of microorganisms under the antibiotic stress, and provide novel insights into the underlying mechanism of antibiotic inhibition on anaerobic digestion.
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