宏基因组测序研究土壤微生物耐药基因

2015-12-18    编辑:诺禾致源
宏基因组测序:研究土壤微生物抗生素基因多药抗性基因

研究背景

动物粪便作为有机肥料,将动物饲料中的抗生素随着排泄转移到土壤。进而对微生物的基因结构造成影响,诱导微生物产生抗性基因(ARGs)或者其他多药抗性基因(MDR)。ARGs 容易被人类致病菌(HPB)捕获,二者整合成为超级细菌,从而给人类带来安全隐患。本研究证实了温室土壤比大田土壤含有丰度更高的 ARGs 及HPBs ,且二者丰度与温室种植年限呈正相关。

方法流程

样品取材

1. 三种鸡粪粪肥GL-M、PLK-M、HS-M
2. 施加三种鸡粪粪肥的种植不同年限的温室

土壤和大田土壤(共7种土壤)每个地点三个重复

文库类型

分别取1.0g鸡粪粪肥和土壤抽提DNA(Fast
DNA SPIN Kit for Soil, MP Biomedicals,
CA, USA)

测序策略

Illumina MiSeq测序
每个样品最低5 Gb数据量
每组三个生物学重复

主要分析

ARG 多样性和丰度分析
HPB 多样性和丰度分析
携带ARG的HPB 多样性和丰度分析

研究结果

1、在所有样品中共发现22种ARGs,鸡粪粪肥中,四环素抗性基因丰度最大,在温室土壤中,基因丰度最大的是MDR,是施用同种鸡粪粪肥的大田土壤的4.7−12.5倍;施加三种粪肥的大田土壤中微生物抗性基因相对丰度无明显差异(图1)。

2、在所有样品中共发现8种优势ARGs,温室土壤中ARGs丰度与鸡粪中抗生素残留量呈正相关,在温室土壤中,随着种植年限的增加,ARGs丰度也随之增加。

3、在所有样品中共发现32种致病菌,优势菌为Mycobacterium tuberculosisM. ulcerans,在温室土壤中的相对丰度分别是大田土壤的1.7-14.0 和1.6-2.4倍。研究发现,HPB丰度与种植年限呈正相关(图2)。

鸡粪和土壤中优势ARGs相对丰度注释图

图1   鸡粪和土壤中优势ARGs相对丰度注释图

人类致病菌相对丰度注释图

图2   人类致病菌相对丰度注释图

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