2021-01-04
抗生(sheng)素(su)(su)耐(nai)藥性及(ji)其在(zai)全球范圍(wei)內的(de)(de)傳(chuan)播已成為(wei)國際關注(zhu)的(de)(de)熱點。由于抗生(sheng)素(su)(su)在(zai)醫療(liao)以及(ji)養殖業中(zhong)的(de)(de)大量使用，增加了(le)抗生(sheng)素(su)(su)抗性基(ji)因(yin)（ARGs）在(zai)環(huan)(huan)境(jing)(jing)中(zhong)的(de)(de)豐度和多樣性，加速了(le)抗性基(ji)因(yin)在(zai)環(huan)(huan)境(jing)(jing)中(zhong)的(de)(de)傳(chuan)播。ARGs已成為(wei)一種新(xin)型的(de)(de)環(huan)(huan)境(jing)(jing)污(wu)染物，人(ren)們逐漸認識到ARGs在(zai)環(huan)(huan)境(jing)(jing)中(zhong)的(de)(de)持久性殘留、傳(chuan)播和擴散比抗生(sheng)素(su)(su)本身的(de)(de)危(wei)害性還要大。因(yin)此，抗生(sheng)素(su)(su)抗性基(ji)因(yin)的(de)(de)研究在(zai)環(huan)(huan)境(jing)(jing)科學領域(yu)也日益受到關注(zhu)。
那么，如(ru)何對(dui)ARGs開展(zhan)研究(jiu)(jiu)呢？宏(hong)基(ji)因組(zu)、宏(hong)轉錄組(zu)測序或許是(shi)較(jiao)直接的(de)(de)研究(jiu)(jiu)方法，我們可(ke)(ke)以通(tong)過(guo)測序挖掘群落(luo)中微生物攜(xie)帶的(de)(de)各(ge)類抗(kang)性基(ji)因的(de)(de)信(xin)息（需要依靠抗(kang)性基(ji)因相(xiang)關(guan)數據庫(ku)）。當然，宏(hong)組(zu)學研究(jiu)(jiu)分(fen)(fen)析(xi)比較(jiao)復(fu)雜(za)，花費也較(jiao)大(da)。因此，我們也可(ke)(ke)以采(cai)取更(geng)為“經濟(ji)”的(de)(de)辦法：一(yi)方面通(tong)過(guo)16S rRNA基(ji)因測序，對(dui)微生物群落(luo)的(de)(de)多(duo)樣性組(zu)成譜進行解(jie)析(xi)普查；另一(yi)方面，通(tong)過(guo)熒光定量(liang)PCR的(de)(de)檢測方法，對(dui)關(guan)注的(de)(de)ARGs進行定量(liang)分(fen)(fen)析(xi)。這樣，就(jiu)能雙管齊下，還(huan)可(ke)(ke)以將(jiang)菌群的(de)(de)組(zu)成分(fen)(fen)布特征，與ARGs的(de)(de)變化規律關(guan)聯(lian)起來哦！
最(zui)近，派森諾與華東師(shi)范大學、中(zhong)國農業科(ke)學院合作，分別對食物廢棄物和牛糞堆肥(fei)中(zhong)的(de)微生(sheng)物群(qun)落及其(qi)攜帶的(de)ARGs進行了研究，采取的(de)就是(shi)16S rRNA基因(yin)測序+熒光定(ding)量PCR檢測的(de)方法(fa)，相關成果(guo)分別發(fa)表于環境微生(sheng)態領域的(de)權威期(qi)刊《Environment International》（影響(xiang)(xiang)因(yin)子(zi)(zi)：7.577）和《Bioresource Technology》（影響(xiang)(xiang)因(yin)子(zi)(zi)：7.539）上，可謂ARGs研究的(de)典型范例(li)！
項目(mu)文章①
//www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0160412020319681
研(yan)究目的(de)：
ARGs在食物(wu)廢(fei)棄(qi)物(wu)中(zhong)大量存(cun)在，但是目前對(dui)于ARGs在食物(wu)廢(fei)棄(qi)及其后續(xu)的(de)工業化處理過程中(zhong)的(de)傳播(bo)擴散(san)方式和影響路徑仍了解有(you)限。本(ben)研(yan)究(jiu)對(dui)兩(liang)類主要的(de)食物(wu)廢(fei)棄(qi)物(wu)處理系(xi)統——好氧(yang)發(fa)酵(jiao)（AF）和厭(yan)氧(yang)發(fa)酵(jiao)（AcoD）系(xi)統中(zhong)，ARGs的(de)變化規律(lv)進(jin)行了分(fen)析。
研究方法：
本(ben)研(yan)究(jiu)對10種ARGs（包括(kuo)多(duo)重耐(nai)藥性(xing)(xing)（MDR）基(ji)因(yin)(yin)mexF、磺胺(an)類抗(kang)性(xing)(xing)（sulR）基(ji)因(yin)(yin)sul1、四環(huan)素(su)類抗(kang)性(xing)(xing)（tetR）基(ji)因(yin)(yin)tetQ、氨基(ji)糖甙類抗(kang)性(xing)(xing)（AgyR）基(ji)因(yin)(yin)aadA和(he)strB、大環(huan)內(nei)酯類抗(kang)性(xing)(xing)（MLsR）基(ji)因(yin)(yin)mefA和(he)ermB、Beta內(nei)酰胺(an)類抗(kang)性(xing)(xing)（blaR）基(ji)因(yin)(yin)blaCTX-M、blaTEM和(he)blaOXA）、2類整(zheng)合子（I類整(zheng)合子intl1和(he)II類整(zheng)合子intl2）以(yi)及16S rRNA基(ji)因(yin)(yin)分(fen)別進行(xing)了熒光定量PCR檢測，并通(tong)(tong)過高通(tong)(tong)量測序對微生物群落(luo)進行(xing)了解析。
測序平臺(tai)(tai)：Illumina MiSeq高通量測序平臺(tai)(tai)
測序區(qu)域：微(wei)生物組細菌(jun)16S rRNA基因V3-V4區(qu)
研(yan)究(jiu)結果(guo)：
分析結果(guo)(guo)表明(ming)，食(shi)物(wu)廢(fei)棄物(wu)在(zai)(zai)處(chu)(chu)理(li)前(qian)后，ARGs和(he)(he)(he)整合(he)子(zi)的(de)相(xiang)對豐(feng)(feng)度都顯(xian)(xian)著增加。在(zai)(zai)檢測(ce)的(de)ARGs中(zhong)(zhong)，ermB和(he)(he)(he)strB的(de)豐(feng)(feng)度達(da)到52.58~95.28%，是最主(zhu)(zhu)要(yao)的(de)類(lei)群。Mantel檢驗還(huan)發(fa)現(xian)，I類(lei)和(he)(he)(he)II類(lei)整合(he)子(zi)（intl1和(he)(he)(he)intl2）的(de)豐(feng)(feng)度變化(hua)與ARGs顯(xian)(xian)著正(zheng)相(xiang)關(guan)（r = 0.24，p < 0.05），表明(ming)整合(he)子(zi)在(zai)(zai)食(shi)物(wu)廢(fei)棄物(wu)處(chu)(chu)理(li)過程中(zhong)(zhong)，對ARGs的(de)豐(feng)(feng)度變化(hua)具有(you)重要(yao)影響。本研究還(huan)通(tong)過RDA冗余分析，發(fa)現(xian)在(zai)(zai)處(chu)(chu)理(li)前(qian)的(de)食(shi)物(wu)廢(fei)棄物(wu)原料中(zhong)(zhong)，blaOXA、strB和(he)(he)(he)blaTEM可能主(zhu)(zhu)要(yao)來源(yuan)于潛在(zai)(zai)細菌宿(su)(su)主(zhu)(zhu)Firmicutes（96.55–99.77%）；但在(zai)(zai)AF處(chu)(chu)理(li)系統中(zhong)(zhong)，blaCTX-M和(he)(he)(he)mefA更多地在(zai)(zai)潛在(zai)(zai)細菌宿(su)(su)主(zhu)(zhu)Proteobacteria（17.12–49.82%)）中(zhong)(zhong)富(fu)(fu)集(ji)(ji)(ji)，而在(zai)(zai)AcoD中(zhong)(zhong)，ermB、sul1、aadA和(he)(he)(he)tetQ則主(zhu)(zhu)要(yao)在(zai)(zai)Bacteroidetes（27.43–43.71%）中(zhong)(zhong)富(fu)(fu)集(ji)(ji)(ji)。總體(ti)而言(yan)，檢測(ce)的(de)10個ARGs在(zai)(zai)用AcoD處(chu)(chu)理(li)時，富(fu)(fu)集(ji)(ji)(ji)效果(guo)(guo)更為顯(xian)(xian)著（高達(da)66.88 ± 87.34倍），且AcoD處(chu)(chu)理(li)過程中(zhong)(zhong)會加入污泥(ni)（污泥(ni)往往含有(you)更高的(de)抗生(sheng)素水平），因此厭氧發(fa)酵過程中(zhong)(zhong)微生(sheng)物(wu)群落和(he)(he)(he)ARGs的(de)變化(hua)機(ji)制值得進一步(bu)關(guan)注。
AF和AcoD系統處理前后，食物廢棄物中ARGs的(de)豐度(du)變(bian)化
AF和AcoD系(xi)統處理(li)前后(hou)，食物(wu)廢棄(qi)物(wu)中微(wei)生物(wu)群落在(zai)門(men)和科水平的組成變(bian)化
ARGs和整(zheng)合子的豐度(du)變化具有顯著相關性(xing)
RDA冗(rong)余(yu)分析(xi)ARGs和微(wei)生物組門水平變化(hua)的關聯
總(zong)結：
本研究將有助于我(wo)們(men)加深對ARGs在食物廢棄(qi)物處理(li)過(guo)程中變化模(mo)式的理(li)解(jie)，為今后進一步提升食物廢棄(qi)物的處理(li)效(xiao)率(lv)和控制ARGs水平奠定基礎。
項目文(wen)章②
//www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960852420316771
研究目的(de)：
動物(wu)糞便(bian)中含(han)有豐富的(de)ARGs，但目前的(de)堆肥處(chu)(chu)理(li)技(ji)術(shu)尚不足(zu)以有效(xiao)控(kong)制(zhi)ARGs的(de)水平(ping)(ping)。本(ben)研(yan)究(jiu)通(tong)過溫(wen)度控(kong)制(zhi)的(de)方(fang)法，通(tong)過添加(jia)抗(kang)生素磺胺(an)甲惡唑（SMX），檢測(ce)該處(chu)(chu)理(li)方(fang)法對于ARGs水平(ping)(ping)的(de)控(kong)制(zhi)效(xiao)果(guo)。
研究方法：
本研(yan)究通(tong)過添加不同劑量的(de)SMX抗(kang)生素(su)，對牛糞(fen)堆肥(fei)進(jin)行處(chu)理(li)，并在處(chu)理(li)的(de)不同階段對溫度進(jin)行控制（處(chu)理(li)45天后(hou)達到保藏期(qi)）：
本研究對磺(huang)胺(an)類抗性（SR）基(ji)因（sul1、sul2、drfA1、drfA7和sulA）、intI1以及16S rRNA基(ji)因進(jin)行了(le)熒光定量(liang)PCR檢測(ce)(ce)，并通(tong)過高通(tong)量(liang)測(ce)(ce)序(xu)對微生物(wu)群落(luo)進(jin)行了(le)解析(xi)。
測序平臺：Illumina MiSeq高通(tong)量測序平臺
測序區(qu)域：微生物組細(xi)菌16S rRNA基因V3-V4區(qu)
研(yan)究結果：
4種(zhong)處(chu)理結(jie)果表(biao)明(ming)，添(tian)加(jia)的抗(kang)生素SMX濃(nong)度(du)(du)(du)對(dui)于(yu)溫度(du)(du)(du)、水含量、碳氮比、電導率（EC）和pH無顯(xian)(xian)著(zhu)影(ying)(ying)響(xiang)（p > 0.05），但ARGs在(zai)最初10天的嗜(shi)溫期(qi)豐度(du)(du)(du)顯(xian)(xian)著(zhu)降低，隨后sul1和sul2在(zai)處(chu)理30天后豐度(du)(du)(du)明(ming)顯(xian)(xian)升高。在(zai)堆肥處(chu)理后期(qi)，ARGs彼此之(zhi)間的豐度(du)(du)(du)變化(hua)更具相關性。值得注(zhu)意的是，堆肥本身的性質（如溫度(du)(du)(du)的變化(hua)），對(dui)于(yu)微生物群落(luo)具有顯(xian)(xian)著(zhu)影(ying)(ying)響(xiang)，進而體現出對(dui)ARGs豐度(du)(du)(du)的富集(ji)作用。
堆肥處(chu)理過程中，微生(sheng)物(wu)群落在門(men)和屬水平的組成變化
;堆(dui)肥處理(li)過程(cheng)中(zhong)，ARGs的豐(feng)度變化
堆(dui)肥處理10天（A）、30天（B）、45天（C）時，ARGs、intI1和(he)16S rRNA基因豐度關聯性的變化(hua)
偏最(zui)小二乘法(fa)路(lu)徑分析（PLS path analysis）評估ARGs、MGEs（可移動遺傳元件）、堆肥溫度、堆肥理化性(xing)質（電導率、pH、濕度和(he)碳氮比）及其與微(wei)生(sheng)物群落之(zhi)間的作(zuo)用關系
總(zong)結：
本研究為進一步(bu)提升堆(dui)肥(fei)處理工藝(yi)并完(wan)善(shan)其評(ping)價標準、以(yi)及控(kong)制堆(dui)肥(fei)中的抗生素(su)抗性水平提供(gong)了參(can)考。
以上研究的測序和(he)部分數據分析工作由上海派(pai)森諾生物科技股份有限公司完成。如需進一步討論，歡迎討論區留(liu)言或者發郵件給我們喲（郵箱地址(zhi)：metasupport@doudin.cn）！
