5月3日,中國農業(ye)大學鄭浩(hao)課題(ti)組(zu)(zhenghaolab.com)在生(sheng)(sheng)物學領域頂級(ji)期刊《微生(sheng)(sheng)物組(zu)》(Microbiome)發表(biao)文章“Geographical resistome profiling in the honeybee microbiome reveals resistance gene transfer conferred by mobilizable plasmids”。該研究(jiu)首次證明了蜜蜂(feng)腸道(dao)菌富(fu)集和傳(chuan)播(bo)抗(kang)生(sheng)(sheng)素抗(kang)性基因的(de)能力,同時提出了蜜蜂(feng)可作為新型模(mo)式動物,用于研究(jiu)腸道(dao)微生(sheng)(sheng)物中抗(kang)生(sheng)(sheng)素抗(kang)性基因的(de)傳(chuan)播(bo)與進化機(ji)制。
該研究通過分析(xi)不(bu)同地(di)區東、西方蜜(mi)蜂(feng)腸(chang)道(dao)(dao)菌(jun)(jun)群,對我國境(jing)內(nei)蜜(mi)蜂(feng)腸(chang)道(dao)(dao)菌(jun)(jun)群中(zhong)抗生(sheng)(sheng)素抗性基(ji)因的(de)組成(cheng)和多樣性進行(xing)了(le)(le)全面(mian)調查,發現了(le)(le)蜜(mi)蜂(feng)腸(chang)道(dao)(dao)菌(jun)(jun)群作為(wei)耐(nai)藥基(ji)因“蓄水池”和環(huan)境(jing)抗生(sheng)(sheng)素壓力的(de)潛在生(sheng)(sheng)物指示劑(ji)作用;對比耐(nai)藥基(ji)因組成(cheng)在不(bu)同地(di)區及(ji)不(bu)同蜂(feng)種間(jian)的(de)差異(yi),解(jie)析(xi)了(le)(le)生(sheng)(sheng)存環(huan)境(jing)和飼養方式對腸(chang)道(dao)(dao)抗性組的(de)影響;并且發現蜜(mi)蜂(feng)腸(chang)道(dao)(dao)菌(jun)(jun)能(neng)夠通過質粒介(jie)導的(de)水平轉移,獲得和傳播抗生(sheng)(sheng)素抗性基(ji)因,可能(neng)促進蜜(mi)蜂(feng)腸(chang)道(dao)(dao)菌(jun)(jun)及(ji)環(huan)境(jing)之間(jian)耐(nai)藥基(ji)因的(de)傳播和富(fu)集,可能(neng)對蜂(feng)群健康(kang)、生(sheng)(sheng)態環(huan)境(jing)以及(ji)人類健康(kang)造成(cheng)威脅。

蜜(mi)(mi)蜂(feng)(feng)作(zuo)(zuo)為(wei)重要的(de)(de)傳(chuan)粉昆(kun)蟲(chong),在(zai)自然生(sheng)態系統和農(nong)作(zuo)(zuo)物(wu)(wu)的(de)(de)植物(wu)(wu)授粉中(zhong)(zhong)發揮著基礎性作(zuo)(zuo)用,連接著生(sheng)態環(huan)境(jing)與人類(lei)食物(wu)(wu)鏈(lian)。在(zai)離(li)蜂(feng)(feng)巢(chao)約3公(gong)里范圍內的(de)(de)授粉過程中(zhong)(zhong),蜜(mi)(mi)蜂(feng)(feng)與環(huan)境(jing)及環(huan)境(jing)微生(sheng)物(wu)(wu)相互作(zuo)(zuo)用。環(huan)境(jing)耐(nai)藥(yao)菌(jun)(jun)和相關(guan)的(de)(de)抗(kang)生(sheng)素(su)抗(kang)性基因(yin)(yin)(yin)(ARGs)可能在(zai)環(huan)境(jing)細(xi)菌(jun)(jun)和腸道(dao)細(xi)菌(jun)(jun)之間轉移。東(dong)方蜜(mi)(mi)蜂(feng)(feng)(Apis cerana)和西方蜜(mi)(mi)蜂(feng)(feng)(Apis mellifera)是(shi)(shi)我(wo)國(guo)養殖數量最多的(de)(de)兩(liang)種(zhong)蜜(mi)(mi)蜂(feng)(feng),中(zhong)(zhong)華蜜(mi)(mi)蜂(feng)(feng)是(shi)(shi)我(wo)國(guo)特(te)有的(de)(de)東(dong)方蜜(mi)(mi)蜂(feng)(feng)種(zhong)群,其腸道(dao)耐(nai)藥(yao)基因(yin)(yin)(yin)組成(cheng)(cheng)尚不明(ming)確。更(geng)重要的(de)(de)是(shi)(shi),中(zhong)(zhong)華蜜(mi)(mi)蜂(feng)(feng)主要采取傳(chuan)統的(de)(de)養蜂(feng)(feng)方法,蜂(feng)(feng)群保持半自然狀態和相對獨立,使其較少受到人工(gong)馴化蜂(feng)(feng)群的(de)(de)影響,是(shi)(shi)探究不同地(di)區蜜(mi)(mi)蜂(feng)(feng)腸道(dao)菌(jun)(jun)群中(zhong)(zhong)抗(kang)生(sheng)素(su)抗(kang)性基因(yin)(yin)(yin)組成(cheng)(cheng)的(de)(de)地(di)域分布(bu)的(de)(de)良好模型。
該研究(jiu)中,研究(jiu)人員利用Megares抗性基(ji)因(yin)(yin)(yin)數據庫(ku)分析了(le)蜜(mi)蜂(feng)(feng)(feng)腸(chang)道樣(yang)品的宏(hong)基(ji)因(yin)(yin)(yin)組(zu)。其中測序數據的樣(yang)本(ben)(ben)包括來(lai)自全(quan)國14個省(sheng)市(shi)的94份中蜂(feng)(feng)(feng)腸(chang)道樣(yang)本(ben)(ben)和來(lai)自吉林省(sheng)的32份西蜂(feng)(feng)(feng)腸(chang)道樣(yang)本(ben)(ben)。在蜜(mi)蜂(feng)(feng)(feng)腸(chang)道菌群中研究(jiu)者發現(xian)了(le)大(da)量不(bu)同(tong)種類的抗生(sheng)素抗性基(ji)因(yin)(yin)(yin),且(qie)不(bu)同(tong)蜂(feng)(feng)(feng)種耐藥基(ji)因(yin)(yin)(yin)組(zu)成(cheng)及豐(feng)度具(ju)有顯著差異,不(bu)同(tong)地區中蜂(feng)(feng)(feng)腸(chang)道菌群中抗生(sheng)素抗性基(ji)因(yin)(yin)(yin)組(zu)成(cheng)及豐(feng)度也(ye)具(ju)有不(bu)同(tong)程度的差異。

值得注意的(de)是,strA和sul2基(ji)因(yin)(yin)在(zai)蜜(mi)蜂(feng)腸道(dao)(dao)中廣(guang)泛存在(zai),這(zhe)些基(ji)因(yin)(yin)共同形(xing)成了與IncQ質(zhi)(zhi)粒(li)高度同源的(de)基(ji)因(yin)(yin)片(pian)(pian)段(duan),可能是由于外源IncQ質(zhi)(zhi)粒(li)片(pian)(pian)段(duan)整(zheng)合到蜜(mi)蜂(feng)腸道(dao)(dao)菌基(ji)因(yin)(yin)組(zu)上造成的(de)。并且,在(zai)移動基(ji)因(yin)(yin)mobABC和復制相(xiang)關基(ji)因(yin)(yin)repABC區(qu)域出現大片(pian)(pian)段(duan)刪除,這(zhe)與課題組(zu)前(qian)期(qi)工作中發(fa)現的(de)“衛星質(zhi)(zhi)粒(li)”機制相(xiang)呼應 (Zhang et al. 2019 Nat Commun)。

中(zhong)國農業大學(xue)(xue)食品(pin)學(xue)(xue)院博(bo)士生(sheng)孫慧慧為論文第一作(zuo)者(zhe),植物保護學(xue)(xue)院“昆蟲(chong)多樣性與(yu)基(ji)(ji)因組學(xue)(xue)”團隊(dui)張雪、食品(pin)學(xue)(xue)院鄭浩教授為共(gong)同通訊作(zuo)者(zhe)。研(yan)究(jiu)獲得了中(zhong)國農業大學(xue)(xue)人才培育發展(zhan)支持計(ji)劃、國家自然科學(xue)(xue)基(ji)(ji)金(jin)青年基(ji)(ji)金(jin)(32000346)及(ji)面上(shang)項目(32170495)的資助。
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