【摘 要】
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抗生素的发现和使用不仅给人们的健康带来了保障,也促进了畜牧养殖业的快速发展。但是,由于抗生素的不合理使用导致耐药基因和耐药菌株的产生。人类活动的强度对不同环境间的耐药基因富集产生了促进作用,给人们的公共卫生安全带来了全新的挑战。在污水、淤泥、畜禽粪便、人类粪便和肠道等环境中已发现了高丰度的耐药基因。这些特定环境下的耐药基因可以反映出富集耐药基因的决定性因素、耐药菌株的污染程度和潜在的传播风险。通过
【基金项目】
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国家重点研发计划《畜禽药物的代谢转归和耐药性形成机制研究》之课题四《畜禽重要病原菌耐药性的传播机制》（2018YFD0500304）；
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抗生素的发现和使用不仅给人们的健康带来了保障,也促进了畜牧养殖业的快速发展。但是,由于抗生素的不合理使用导致耐药基因和耐药菌株的产生。人类活动的强度对不同环境间的耐药基因富集产生了促进作用,给人们的公共卫生安全带来了全新的挑战。在污水、淤泥、畜禽粪便、人类粪便和肠道等环境中已发现了高丰度的耐药基因。这些特定环境下的耐药基因可以反映出富集耐药基因的决定性因素、耐药菌株的污染程度和潜在的传播风险。通过垂直基因传播或水平基因传播的方式,原本对抗生素敏感的细菌捕获自然环境中的耐药基因,并整合到自身的基因组中,进而对抗生素产生耐药性。为了评估不同环境中耐药基因的污染程度和传播风险,本文利用宏基因组学方法结合生物信息学分析,探究了广东省部分地区畜禽养殖场的养殖人员肠道、池塘水和土壤环境样品抗生素耐药性及其宿主的分布特征,并与NCBI公共数据中不同人群肠道和环境样品中的耐药基因组进行了全面和系统的比较分析。本文采集了畜禽养殖相关环境的宏基因组样品,包括人肠道（n=11）、池塘水（n=15）和土壤环境（n=13）。另外从随机下载了美国国家生物技术信息的短序列数据集中的宏基因组样品,包括鸡肠道（n=36）、人肠道（n=29）、猪肠道（n=26）、海洋（n=29）和土壤环境（n=17）。样品共计176份。测序后的原始数据质控后得到净数据,并通过从头组装、预测开放阅读框和与数据库的比对,获得基因序列的注释。使用不同种类的耐药基因亚型数量和香农多样性指数展示样品内的Alpha多样性。通过主成分分析法展示样品间的Beta多样性。耐药基因与宿主的共现关系通过网络关系图进行可视化。结果显示,耐药基因在不同样品类型间存在显著差异（P＜0.05）。肠道环境中的总体耐药基因丰度显著高于其他环境（P＜0.05）。在肠道相关环境中,以鸡肠道中的耐药基因丰度最高,其次是猪肠道和人肠道环境。鸡肠道中的耐药基因以多重耐药类为主（40.7%）,其次是氨基糖苷类抗生素耐药基因（9.8%）。猪肠道中的耐药基因以四环素类（48.8%）和大环内酯-林可胺-链阳菌素类（16.7%）为主。在人肠道中,公共数据和广东省内采集的样品间的耐药基因组成存在差异。公共数据人肠道环境中的四环素类耐药基因占比最高（41.0%）,而广东省的样品中人肠道环境的耐药基因则以多重耐药类丰度最高（29.1%）。不同国家之间的人群对抗生素合理使用的观念强弱和政府对抗生素使用的监管力度大小是造成不同国家的人肠道环境中耐药基因分布呈现区域性的重要原因。耐药基因在自然环境中则以多重耐药类、磺胺类和杆菌肽类为主。通过宿主追踪发现,大肠杆菌、拟杆菌和梭菌等是肠道相关环境中主要的耐药基因宿主,而交替单胞菌、分枝杆菌和多核杆菌等则是自然环境中主要的耐药基因宿主。本文分析和对比了广东省和美国国家生物技术信息公共数据中的肠道相关环境和自然环境之间抗生素耐药性及其宿主的分布结构。肠道环境中尤其是畜禽场中高丰度的耐药基因提醒人们应该更加重视抗生素的合理使用和加强对抗生素的监管力度。本文结果有助于评估那些可能对环境污染和人类公共卫生构成风险的耐药基因和耐药细菌。
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