基于宏基因组技术解析南极不同纬度地区土壤抗生素抗性基因的分布与迁移

[目的] 南极洲不同地区环境极端多样,且受人类活动影响不一。本研究旨在探究南极不同纬度地区土壤抗生素抗性基因（ARGs）的分布特征与迁移机制。[方法] 下载南极不同纬度地区及加拿大阿尔伯特地区养殖场附近土壤宏基因组数据集,利用MetaWRAP进行组装,使用CARD、PlasFlow和ICEberg数据库对ARGs与可移动遗传元件（MGEs）进行注释。[结果] 在南极不同纬度地区土壤中,优势菌门为变形菌门、放线菌门、拟杆菌门和厚壁菌门。共注释出25类406种ARGs,以多重耐药类、四环素类及氨基糖苷类抗生素抗性基因为主。NMDS分析结果表明,南极不同纬度地区与养殖场附近土壤中ARGs的分布特征显著不同（ANISOM,P=0.001）。南极高纬度地区ARGs占总基因数的比例为0.28%,显著低于低纬度地区（1.93%,P<0.01）。不同抗生素类型的ARGs呈现不同的区域分布模式,其中硝基咪唑类、氨基糖苷类、糖肽类与大环内酯类ARGs主要分布在南极高纬度地区,四环素类与磺胺类ARGs主要分布在南极低纬度地区（P<0.05）。南极土壤中ARGs的迁移研究表明,质粒携带的ARGs占检测到的ARGs的17%。同时,共发现163个整合与接合元件（ICEs）可携带多抗耐药类、肽类和四环素类等14类ARGs。这些携带ARGs的ICEs主要分布于α-、β-与γ-变形菌纲中。[结论] 南极高纬度与南极低纬度地区土壤中ARGs的分布存在差异性,质粒与ICEs共同介导ARGs的迁移。本研究为进一步了解抗生素时代之前的原始抗性组提供数据基础。     

基于功能化磁珠快速提取植物病毒RNA方法的建立与优化

植物病毒病是制约作物生产的主要病害之一。及时明确其病毒病原和发展规律是有效控制其大规模传播的前提。而现有植物病毒病检测技术存在周期长、步骤繁琐、检测环境严苛等缺点。本研究以烟草花叶病毒 (Tobacco mosaic virus,TMV)为模型,基于碱基互补配对原则设计针对TMV的功能化磁珠（CMBs-ACPTMV）进行RNA提取,并对功能化磁珠的制备条件、提取反应条件以及灵敏性和稳定性等性能进行优化分析。结果表明,当添加4 μmol捕获探针（ACPTMV）、0.08 mg羧基磁珠（CMBs）时,所制备的CMBs-ACPTMV吸附RNA的能力最好;当提取时间为3 min时,CMBs-ACPTMV提取RNA的效果最好,而改变CMBs-ACPTMV的提取温度时其提取能力无明显变化;性能评价分析发现,CMBs-ACPTMV的灵敏度可达2.5 ng/μL,且检测稳定性较好。与常规RNA提取技术相比,CMBs-ACPTMV在检测时间和样品消耗量上具有突出优势。本研究所建立的功能化磁珠提取法快速、安全和简便,只需简易设备便可实现植物病毒RNA的快速提取,具有广阔的应用前景。