城市環境所在水環境細菌抗生素抗性基因檢測分析方法比較研究中獲...

2021-01-10 中國科學院

　　近日，中國科學院城市環境研究所楊軍研究組的研究成果以The impacts of different high-throughput profiling approaches on the understanding of bacterial antibiotic resistance genes in a freshwater reservoir 為題發表於環境生態領域國際期刊Science of the Total Environment（2019, 693: 133585）。城市環境所研究實習員劉軒、助理研究員肖鵬為共同第一作者，研究員楊軍為通訊作者。該研究得到中科院A類戰略性先導科技專項、國家自然科學基金和廈門市科技計劃的資助。

　　抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes, ARGs）是一種新興環境汙染物，可通過水平基因轉移等方式進入病原菌並賦予宿主對抗生素的耐藥性，從而嚴重威脅人類的健康。環境中ARGs多樣複雜，導致對其全面、系統的定量和定性檢測分析難度極大。目前，高通量定量PCR和宏基因組學方法是兩種最常用也是應用潛力最大的環境ARGs定性、定量檢測手段。然而，在研究水環境ARGs時採用不同ARGs檢測方法分析同一份環境樣本很可能會得出不同的結果，目前針對ARGs檢測方法的比較研究尚十分缺乏，這在一定程度上阻礙了人們對水環境ARGs的客觀認知，並極大地限制了檢測方法在水環境抗生素耐藥性風險監測評估方面的推廣應用。

　　城市環境所水生態健康研究組（楊軍團隊）以水庫細菌為對象，同時採用高通量qPCR技術和宏基因組學技術進行比較研究，分析ARGs時空變化特徵、ARGs與細菌類群和環境因子的關係，並對基於不同ARGs檢測方法得到的結果進行比較。結果發現，相較於高通量qPCR方法，宏基因組學方法可檢出環境中更多的ARGs亞類和更高的桿菌肽類ARGs豐度。基於兩種不同的檢測方法，發現了相同的ARGs時空動態格局、相似的ARGs與細菌和環境因子的關係，表明使用不同的ARGs檢測方法（高通量qPCR和宏基因組學方法）對理解淡水環境細菌抗生素抗性基因動態規律方面上的影響較小甚至可忽略不計。高通量qPCR方法具有快速省時、可絕對定量ARGs豐度、對操作人員的生物信息學技能要求較低等優點，但其與宏基因組方法相比，存在PCR擴增偏好性和引物偏好性高、引物依賴性高等缺點。因此，該研究建議在進行日常水環境監測時可選擇高通量qPCR方法，以快速獲取特定高危害ARGs的定量分析數據，而在對水環境ARGs進行綜合性調查時可選擇宏基因組學方法以獲取更全面的ARGs組成信息。

　　該研究結果可為研究者在環境ARGs檢測分析方法的選擇上提供有價值的參考，使其能更科學、更高效地監測和評估水環境抗生素耐藥性風險。

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