沙门氏菌抗生素抗性机理研究进展

沙门氏菌的多重耐药性问题已经成为世界范围内的公共卫生和经济问题.目前沙门氏菌抗生素抗性机理的研究主要集中以下方面:(1)基因突变与抗生素抗性;(2)外排泵与抗生素抗性:(3)耐药基因编码的钝化酶和灭活酶引起的抗生素抗性;(4)可移动的细菌遗传耐药基因元件及其转移与抗生素抗性.本文基于以上几个方面综述了与沙门氏菌抗生素抗性机理研究相关的研究动态和研究进展.     

活性污泥抗生素抗性基因研究进展

抗生素抗性在全球范围内的传播扩散严重威胁人类健康。活性污泥是污水处理系统重要的处理工艺,同时也是抗生素抗性及其发生水平基因转移的一个重要储库和热区。目前,随着研究手段和技术的不断更新,活性污泥中抗生素抗性的研究不断增加,但是仍有许多科学问题亟待解决。本文主要针对活性污泥抗生素抗性的5个主要方面进行深入讨论:(1)活性污泥中抗性基因的丰度和分布的影响因素;(2)污泥抗性基因的研究方法;(3)活性污泥抗性基因的传播与扩散;(4)污泥中抗性基因环境风险评估;(5)研究展望。本综述在活性污泥抗生素抗性研究基础上,阐述了驱动抗生素抗性扩散的基本微生物生态过程研究进展,旨在为污水处理工艺的发展和优化及抗性基因控制政策的制定提供科学基础。     

环境抗生素抗性基因研究进展

抗生素耐药性及其在全球范围内的传播已成为国际关注的热点。本文结合最新文献,综述了抗生素抗性基因在环境中的来源、传播、分布以及新型抗性基因的发现等方面的研究进展。环境中抗生素抗性基因的来源主要是环境中细菌的内在抗性基因及随人或动物粪便排到体外的抗性细菌。功能宏基因组学技术的应用极大地丰富了人们对抗生素抗性组学的认知,并已从环境中筛选到多种新型抗性基因。近年来,由于抗生素在医疗以及养殖业中的大量使用,增加了抗性基因在环境中的丰度和多样性,加速了抗性基因在环境中的传播,在多种环境介质(如养殖水域、污水处理厂、河流、沉积物和土壤等)均检测到多种高丰度的抗生素抗性基因。我们建议今后在以下方面开展深入研究:(1)抗性基因传播和扩散的机制;(2)新型抗性基因筛选和抗性机制;(3)抗生素和抗性基因环境风险评估体系等。     

内蒙古锡林郭勒牧区发酵乳制品抗生素抗性基因多样性

【目的】研究锡林郭勒牧区发酵乳制品中的常见抗生素抗性基因丰度,揭示抗生素在当地的使用情况以及抗性基因对当地生态环境的污染程度,为后续探索环境中抗生素抗性基因来源、传播和扩散机制提供一定的数据基础。【方法】应用荧光定量PCR技术(q-PCR)对采集自内蒙古锡林郭勒牧区的6份传统发酵酸牛乳和5份酸马乳中的抗生素抗性基因进行绝对定量分析。【结果】22种常见抗性基因均有检出,绝对含量范围在(1.028±0.338)-(8.648±0.087)lg(copies/m L)之间。通过对比酸牛乳和酸马乳样品发现,前者红霉素类(erm B)、链霉素类(str A、str B)、万古霉素类(gyr A)、四环素类(tet O)、氟喹诺酮类(yidy)、氯霉素类(cat)抗性基因丰度显著高于后者(P0.05),其余15种常见抗性基因丰度在两组样品之间无显著差异。【结论】发酵乳制品可能是潜在的抗性基因储存库,有必要对上市的发酵乳制品从表型和基因水平进行抗生素抗性分析。     

土壤噬菌体及其介导的抗生素抗性基因水平转移研究进展

土壤中抗生素耐药性的扩散对全球的公共卫生和食品安全造成威胁,严重挑战人类感染类疾病的预防与治疗.噬菌体介导的抗生素抗性基因(ARGs)的水平转移是环境中抗性基因扩散的重要机制.但是,噬菌体对土壤环境中抗性基因传播的贡献尚未见报道.本文综述了土壤环境中噬菌体的分布特征与影响因子,总结了纯化和富集土壤噬菌体的主要研究方法;...     

九龙江河口及厦门污水处理设施抗生素抗性基因污染分析

【目的】近年来由于抗生素的滥用,导致了多药物抗性超级细菌的产生,有关抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)在环境介质中分布、迁移和扩散已经引起人们的广泛关注。针对九龙江河口及厦门污水处理设施抗生素抗性基因污染情况开展研究。【方法】通过定性PCR研究九龙江河口水体、沉积物和厦门污水处理设施活性污泥中4种磺胺类、13种四环素类ARGs及2种整合子基因的污染情况,并选择四环素类tet(W)基因进行克隆文库测序分析。【结果】除tet(O)和tet(S)外,其他基因均被检出。不同环境介质中的ARGs及整合子基因检出率为活性污泥(0.86)>沉积物(0.57)>水体(0.24)。在淡水和淡盐水中,sul(l)、int(1)、tet(A)、tet(C)、tet(E)、tet(M)和tet(W)的检出率要高于海水,表明九龙江上游可能是ARGs的污染源之一。【结论】主成分分析表明污水处理设施是ARGs的高发载体;沉积物是ARGs的稳定载体;而水体中的ARGs易于分解。此外,tet(W)基因克隆文库分析表明,厦门污水处理设施也可能是九龙江河口及厦门沿岸的ARG污染源。     

环境中抗生素抗性基因的水平传播扩散

抗生素抗性基因作为一类新型环境污染物,其在不同环境介质中的传播扩散可能比抗生素本身的环境危害更大,其中,水平基因转移是抗生素抗性基因传播的重要方式,是造成抗性基因环境污染日益严重的原因之一.本文系统阐述了抗生素抗性基因在环境中发生水平转移的主要分子传播元件及其影响因素,这对于正确揭示抗性基因的分子传播机制具有重要意义.结合多重抗药性的传播扩散机制,探讨了行之有效的遏制抗生素抗性基因传播扩散的方法和途径,并针对目前的污染现状,对今后有关抗生素抗性基因水平转移的研究重点进行了展望.     

不同施肥处理农田土壤中噬菌体与细菌携带抗生素抗性基因的比较北大核心CSCD

为了揭示有机肥和化肥长期施用对农田土壤噬菌体携带的抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)多样性和丰度的影响,并与土壤细菌携带的ARGs进行对比,本文将土壤抗生素抗性分为细菌和噬菌体两个部分,利用微滴数字PCR(droplet digital PCR,ddPCR)技术定量分析了土壤噬菌体和细菌DNA中25种ARGs亚型和I类整合子(intl1)的丰度。结果表明,土壤噬菌体中ARGs的检出率和总丰度以及intl1丰度均低于土壤细菌,其中噬菌体中检测到20种ARGs亚型,在不施肥、单施化肥和单施有机肥土壤的噬菌体中,目标ARGs的检出率分别为68%、72%和76%。土壤噬菌体中ARGs的总丰度在有机肥施用土壤中显著高于不施肥和化肥施用土壤(P<0.05),其中多耐药类、大环内酯-林肯酰胺-链阳性菌素B(MLSB)类和β-内酰胺类抗性基因丰度占显著优势。除了β-内酰胺类抗性基因blaTEM,噬菌体中其他ARGs亚型的丰度均显著低于细菌(P<0.05)。噬菌体与细菌携带ARGs在不同施肥处理中均存在显著正相关(P<0.05)。冗余分析结果显示,施肥可能通过改变土壤pH、重金属和营养因子水平来影响细菌和噬菌体中ARGs的赋存特征。本研究结果表明,噬菌体是除细菌之外的农田土壤另一个重要ARGs储存库,施用有机肥能同时显著提高土壤细菌和噬菌体中ARGs的多样性和丰度。     

负调节基因nsdA在链霉菌中同源性及激活沉默抗生素合成基因簇的研究

nsdA基因是在天蓝色链霉菌中发现的抗生素合成负调控基因。以nsdA基因片段为探针,通过Southern杂交发现nsdA存在于多种链霉菌中。根据天蓝色链霉菌和阿维链霉菌的nsdA序列设计PCR引物,扩增多种链霉菌中nsdA基因并测序。发现在不同链霉菌中nsdA基因的相似性高达77%~100%。其中变铅青链霉菌与天蓝色链霉菌A3(2)的nsdA序列100%一致。变铅青链霉菌通常不合成放线紫红素,中断nsdA获得的突变菌株WQ2能够合成放线紫红素;在WQ2中重新引入野生型nsdA,又失去产抗生素能力。表明nsdA的中断可以激活变铅青链霉菌中沉默的放线紫红素生物合成基因簇的表达;nsdA的广泛存在及其序列高度保守则提示可以尝试用于这些菌种的抗生素高产育种。     

在变铅青链霉菌基因组中定域克隆外源DNA的置换性载体及通过反选择获得重组体的模式方法

ΦHAU3^R是变铅青链霉菌66中对噬菌体ΦHAU3显示抗性的基因,已从基因组中获得分离。将基因组中邻近于该基因两侧的一个3.5kb和另一个3.8kb的DNA片段分别以其在染色体上的天然取向插入到一个由pIJ101衍生的质粒pIJ653上,构建成pHZ806。然后在pHZ806上对应于pIJ101复制子的区域中插入一个spc/str抗性基因,同时在3.5kb和3.8kb片段之间插入一个潮霉素抗性基因(hyg),衍生出一个新质粒pHZ808。由于pHZ808中不具有完整的pIJ101复制功能区,所以它不能在链霉菌中复制。然而,在该质粒3.5kb和3.8kb片段之间插入的任何DNA片段,在导入到变铅青链霉菌中后都可借助于3.5kb和3.8kb两个片段与内源染色体的同源区域所发生的双交换而稳定地整入到内源染色体的特定区域(3.5kb和3.8kb片段之间),同时置换出染色体上的ΦHAU3-R基因。发生了这种基因置换的重组子菌株会对噬菌体ΦHAU3变得敏感,这种反选择方法可用来浓缩和初选携带定域插入片段的重组子。已利用潮霉素抗性基因(hyg)作为一个模式基因片段阐明了这种载体和这种在染色体上定域克隆外源基因片段的方法学和适用性。同时,用pHZ808作载体克隆另外的基因片段时还有另一个优越性：hyg可作为报告基因一同参与外源基因片段的定域整合,携带插入片段的重组子除了对噬菌体ΦHAU3显示敏感性以外,还对潮霉素显示抗性。     

畜禽养殖废物中抗生素和重金属抗性基因的产生机制和控制方法研究进展

动物饲料中常混有抗生素和重金属,导致外排的动物粪便中携带有抗生素和重金属,引发细菌产生耐药性和重金属抗性,继而产生抗生素抗性基因和重金属抗性基因。抗生素和重金属抗性基因污染已成为威胁人类身体健康及破坏生态环境的重大问题。本文从细菌进化的角度,明确了细菌的抗生素和重金属长期进化试验对抗性机制研究的重要性;抗生素抗性基因与重金属抗性基因间存在复杂的协同选择抗性,两者间相互影响,共同决定着细菌环境行为;抗性基因的水平转移增加了细菌在环境中的可变性,可移动遗传元件在抗性基因水平转移中发挥着重要作用。在抗性基因污染控制方面,高级氧化技术具有很好的抗性基因去除效果,尤其是UV/TiO₂氧化技术,能使抗生素抗性基因丰度减少4.7～5.8 log,减少率大于99.99%。其他的控制策略,如抗生素替代品博落回提取物以及噬菌体与抗生素结合使用,对于抗性基因的控制也具有重要意义。     

植物抗病毒病育种策略

为了得到抗病毒的寄主植物,植物育种学家进行了许多有益研究,形成了许多行之有效的抗病毒病育种策略。利用植物本身对病毒侵染所具有的一些免疫功能及其本身的一些抗性基因来获得抗性;利用来源于病毒自身基因的一些抗病性策略(PDR),如利用病毒外壳蛋白基因,病毒复制酶基因,病毒移动蛋白基因,病毒卫星RNA和反义RNA等,植物也可以获得抗性。近年来对由转录后RNA沉默引起的由RNA介导的病毒抗性策略(RMVR)也进行了深入地研究。除了PDR和RMVR以外,还有一些导致植物抗病毒的策略,包括利用美国商陆的病毒抗性蛋白(PAP),2',5’-寡腺苷酸合成酶,“植物抗体”以及病毒蛋白多肽来获得病毒抗性等。     

Tetramycin抗性基因克隆及生物活性的测定

为研究Tetramycin生物合成基因簇,提高产量,根据已知链霉菌抗性基因的保守核苷酸序列设计简并引物,以链霉菌11371基因组DNA为模板进行克隆Tetramycin抗性基因,并将其转化GS115中表达,以阳性克隆为指示菌,测定Tetramycin抗性基因生物活性。结果显示克隆的Tetramycin抗性基因1-2-1和2-1-1测定生物活性时并没有表现出对Tetramycin拮抗作用的提高,但为进一步研究Tetramycin生物合成基因簇、提高Tetramycin产量提供理论数据。     

蝇蛆肠道微生物菌群对猪粪残留抗生素的降解及抗性基因的影响

【目的】过度使用抗生素作为动物饲料添加剂,导致畜禽粪便已成为抗生素抗性基因的主要蓄积库,为了研究蝇蛆(Musca domestica)对猪粪中残留抗生素及抗性基因的影响,本文动态采集了实际农场条件下蝇蛆转化过程中猪粪堆体及虫体样本。【方法】利用q PCR、液相色谱-电喷雾质谱、同位素内标法、Illumina高通量测序以及局部相似性研究蝇蛆生物转化过程中残留抗生素降解效能及相关抗性基因组变化的微生物生态机制。【结果】6 d周期内,猪粪中四环素、土霉素、金霉素、强力霉素、磺胺嘧啶、诺氟沙星、氧氟沙星、环丙沙星以及恩诺沙星等9种残留抗生素含量显著下降,累积减量为34.3%–58.1%,每日减量百分比介于7.8%–57.4%之间。猪粪中共检测到的158种抗性基因,其中有118种大幅衰减,衰减量平均达79.3%;23种抗性基因存在富集现象,富集倍数平均为3.48。在蝇蛆肠道的作用下,粪源微生物群落中Bacteroidetes相对丰度下降,Proteobacteria相对丰度增加,尤其是Ignatzschineria增幅最大。网络分析发现,抗性基因的增减与微生物群落的变化显著相关,与抗性基因衰减相关的微生物主要属于Clostridiales和Bacteroidales,而与抗性基因富集相关的微生物主要为Alcaligenaceae、[Weeksellaceae]及Bacillales。【结论】蝇蛆可有效削减猪粪中的残留抗生素及防控抗性基因向环境扩散。     

抗生素抗性基因连锁传播的侧翼保守元件分析

抗生素在医疗、畜牧和水产养殖业的大量使用造成了环境中耐药细菌和抗性基因的日益增加,也加速了抗性基因在环境细菌间的传播扩散.本研究以环境样本直接提取的总DNA为模板,运用热不对称交错PCR (thermal asymmetric interlaced PCR, Tail-PCR)技术直接扩增抗生素抗性基因上下游序列.通过优化Tail-PCR反应程序,单循环同时扩增出tetW基因的多条侧翼序列,包括6条上游序列和9条下游序列.基于序列的生物信息学分析发现,上游包括一段反向重复序列和已知的一段tetW调节肽序列以及一个已知的插入序列,下游包括一个保守的未知序列和一个开放式阅读框架(the open reading frame,ORF)编码甲基转移酶.结果不仅发现了可能协助tetW基因传播的功能元件,也提供了一个未知侧翼序列高效和便捷的研究方法,即采用Tail-PCR技术,一组样品即能便捷获得多条侧翼序列.     

负调节基因nsdA在链霉菌中同源性及激活沉默抗生素合成基因簇的研究

nsdA基因是在天蓝色链霉菌中发现的抗生素合成负调控基因。以nsdA基因片段为探针,通过Southern杂交发现nsdA存在于多种链霉菌中。根据天蓝色链霉菌和阿维链霉菌的nsdA序列设计PCR引物,扩增多种链霉菌中nsdA基因并测序。发现在不同链霉菌中nsdA基因的相似性高达77%～100%。其中变铅青链霉菌与天蓝色链霉菌A3(2)的nsdA序列100%一致。变铅青链霉菌通常不合成放线紫红素,中断nsdA获得的突变菌株WQ2能够合成放线紫红素;在WQ2中重新引入野生型nsdA,又失去产抗生素能力。表明nsdA的中断可以激活变铅青链霉菌中沉默的放线紫红素生物合成基因簇的表达;nsdA的广泛存在及其序列高度保守则提示可以尝试用于这些菌种的抗生素高产育种。     

养殖环境中抗生素抗性基因的研究进展

抗性基因在环境中的垂直及水平传播,致使抗生素耐药性成为危及人类和动物生命健康的全球性问题。动物源食品是中国美食不可或缺之物,而由于抗生素超用与滥用等行为让公众不得不关注动物源食品源头——养殖场的抗生素抗性基因环境安全问题。本文综述了养殖环境中抗生素抗性基因的研究进展,分析了养殖环境中抗生素抗性基因产生原因、传播途径以及影响因素,介绍了现有风险评估方法和控制技术,并对今后养殖环境中抗生素抗性基因的控制策略、技术及研究方向提出了建议。     

宏基因组学在抗生素抗性基因鉴定中的应用

随着宏基因组学技术的不断发展,以及测序成本的下降,基于宏基因组学的抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)鉴定技术逐渐成为主流技术。本综述总结了基于宏基因组学的抗生素抗性基因鉴定的主要技术和方法,详细综述了各种鉴定技术的实现流程,并评述了各种方法的优缺点。本研究认为基于功能宏基因组学方法可以发现现有ARGs数据库没有记录的新的抗生素抗性基因。基于机器学习技术比基于AGRs数据库比对和搜索的软件有更高的敏感性和特异性。基于ARGs数据库搜索的方法优点是操作简单,对于生物信息学技能欠缺的研究者选择在线计算工具也是明智的选择。     

宏基因组学在微生物抗生素抗性基因检测中的应用

抗生素广泛应用于人类和动物疾病的治疗等过程中。不合理利用和滥用抗生素导致耐药细菌、抗性基因的产生和传播。宏基因组学能够分析不同环境中抗生素抗性基因的多样性,并且完善目前已有的或构建新的宏基因组文库,从而为将来进行基因比对提供有力的参考。本文将综述宏基因组学在人类、动物和环境中微生物抗生素抗性基因检测的应用,以期为未来评估抗性基因风险和解决抗生素耐药性问题提供技术支持。     

抗生素抗性基因在水环境中的分布、传播扩散与去除研究进展

近年来,由于抗生素的滥用而造成的抗性基因污染问题越来越严重,抗性基因在环境中的危害也逐渐受到人们的重视.本文针对抗生素抗性基因这一“新型污染物”,综述了抗性基因在水体环境中的来源与污染情况;分析了抗性基因在环境中的传播途径与生态风险.此外,还重点讨论了污泥消化、人工湿地、消毒以及深度处理等不同水处理工艺对抗生素抗性基因的去除效果,指出不同去除技术的改进方向.并针对目前的污染状况,对今后的研究重点进行了展望.