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养殖环境微生物监测及其传染效果与气溶胶的发生、传播和感染机制

针对规模化畜禽生产中动物健康、环境卫生和牧场的废气排放造成的社区环境污染，以及动物源人兽共患病的流行和“超级细菌”导致的公共卫生问题，受17个国家、省部和国际合作项目资助，申请人系统地对畜禽场舍内外环境微生物监测，在国内首次阐明密集的畜禽饲养使微生物气溶胶的含量升高、环境质量变坏、并向场舍外扩散；在国际上首次建立了病毒气溶胶传染模型，揭示了禽流感等4种病毒气溶胶的发生、传播及感染机制，认识了疫病气源性传染的过程与规律，丰富了流行病学理论。从事该领域工作20余年，37名博、硕研究生参与,发表SCI论文35篇，总影响因子116，他人引用536次；检测技术获得2项国家发明专利；一项国家国际合作项目验收为优秀。（1）确认了畜禽场舍的微生物气溶胶的来源及其传播。即对养鸡猪牛兔等场舍（共126个场）及场舍外不同距离的气载需氧菌、厌氧菌、革兰氏阴性菌及内毒素、真菌及真菌毒素监测，获得了其含量及不同菌群的构成成分；揭示了养殖环境微生物气溶胶向场舍外包括社区居民环境的扩散，在200m之内污染严重。借此，评估了畜禽舍环境卫生和疫病流行风险及对从业人员的传染危害，制定了防控措施；创立了规模化生产“环境性疫病学说”；提出了舍微生物气溶胶既是环境质量指征，又是病原传播感染媒介的学说。（2）阐明了源于畜禽舍的微生物气溶胶向场舍外扩散，在国际上首次把基因组学技术应用于畜禽舍的微生物气溶胶溯源鉴定。采用PFGE、ERIC和REP-PCR对牧场舍内外环境中分离的指示细菌溯源发现，从牧场舍外下风方向（10-200m）分离的多数微生物来源于舍内空气或粪便（粪便中分离到的与舍内空气中的部分大肠杆菌（鸡舍34.1%、牛栏41.8%）来源相同）。揭示了牧场动物产生的微生物气溶胶不仅在畜禽群内扩散，而且能向场舍外环境传播。首次构建了气源性传染病的传播模式，有公共卫生和流行病学意义。（3）发现了源于动物体携带毒素基因的病原菌气溶胶的发生与传播。对养鸡猪牛场（共33个）舍内、舍外环境分离的380株气载大肠杆菌携带主要毒素基因的解析发现，鸡舍携带LTa基因的菌株最多为53.85%（63/117）、猪舍携带LTa和STb基因的分别35%和30%、牛舍58.74%大肠杆菌携带1至4种毒素基因。探明了畜禽传染病病原的传播过程。（4）验证了畜禽饲养中“超级细菌”和泛耐药菌的出现及扩散。应用分子生物技术对养鸡猪牛场舍内、舍外环境分离的426株肠球菌和149株金葡菌耐药基因鉴定，发现了传统的超级细菌：在养鸡场舍内外8株金葡菌为MRSA-耐甲氧西林金葡菌，并携带耐药基因；36株肠球菌携带耐万古霉素vanA或vanB基因。14.55%（62/426）的肠球菌对β-内酰胺酶类抗生素耐药等。揭示了养殖环境耐药菌的产生与传播状况和滥用抗生素导致的危害风险。（5）确认养殖环境3%-13%气溶胶粒子属于PM2.5。在鸡猪牛舍分别为3.7%、4.9%、13.4%的粒子Dae50＜1µm，这些粒子能够到达肺泡，对动物及饲养员的感染危害更大。该结果为养殖环境饲养卫生管理及卫生标准的制定提供参考，丰富了感染理论。（6）建立了AIV、NDV等病毒气溶胶的发生、传播及感染模型，阐明其气源性传染的机制与风险。

山东农业大学 2021-04-23