Water Research | 南京大学：大规模饮用水处理厂多重消毒过程中抗生素抗性基因及其与细菌群落关系的基因组图谱

推荐：江舜尧

编译：艾奥里亚

编辑：小菌菌

南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室施鹏老师等人于2020年4月14日在微生物顶级期刊Water Research发表题目为《Metagenomic profiling of antibiotic resistance genes and their associations with bacterial community during multiple disinfection regimes in a full-scale drinking water treatmentplant》的文章，该研究以一个稳定操作的饮用水处理厂为研究对象，同时采用氯、紫外线、臭氧和抗菌树脂等消毒方式，基于Illumina高通量测序进行宏基因组测序，全面探究了ARGs的归趋以及细菌群落的差异。此外，基于饮用水中有代表性的ARGs的关联来揭示其潜在的细菌宿主，并试图对不同消毒方式影响的ARG改变的潜在机制进行全面综述。通过研究作者发现，多种消毒策略能够通过改变ARGs的相对丰度和多样性，对饮用水中抗生素抗性产生深远影响，其中AR/UV消毒后总ARGs相对丰度显著增加，AR/Cl2消毒后中ARGs相对丰度保持稳定，而O3/Cl2消毒后其相对丰度明显降低。本研究的发现，为控制ARGs的传播同时降低饮用水中的健康风险提供了有价值的见解。

文章内容

为了全面了解多种消毒方式对饮用水中抗生素耐药性的影响，本研究利用宏基因组学方法揭示了抗生素耐药性基因(ARGs)和细菌群落的变化模式及其相互关系。在饮用水中共检测到17种类型共计297种ARGs，总相对丰度在195.49 ± 24.85~626.31 ± 38.61 copies/cell之间。其中，抗菌树脂和紫外线(AR/UV)消毒后的总ARG丰度显着增加，臭氧和氯(O3/Cl2)消毒后ARG总丰度显着降低，而AR/Cl2消毒后ARG总丰度保持稳定。总的来说，bacA、mexT和blaOXA-12在内的18个ARG在饮用水消毒策略中具有持久性和区分性，它们主要隶属于杆菌肽、多药耐药和β-内酰胺类，被认为是饮用水消毒过程中代表抗生素耐药性的关键ARG。此外，基于共现网络还揭示了50%主要ARGs的潜在宿主。在多重消毒过程中，Fusobacteriales和Aeromonadaceae的丰度变化是导致bacA丰度变化的主要原因，Pseudomonas主要驱动了mexT丰度的增加。基于本研究结果，我们发现细菌群落的改变可能是导致消毒过程中抗生素耐药性变化的关键因素。本研究提出的抗生素耐药改变与细菌群落转移之间的密切联系，可以加深我们对消毒影响抗生素耐药性的潜在机制的理解，有利于采取有效措施提高饮用水的安全性。
文章内容

图1 | 饮用水中前80个可检测ARG亚型相对丰度热图。

图2 | 不同类型ARG在饮用水中的相对丰度。

图3 | A: 所有样本中共有和特有的ARG亚型的数量统计维恩图。

B: 不同饮用水样品中鉴别ARGs亚型的Lefse分析。

图4 | A: 饮用水中前50个OTU的相对丰度。

B: 饮用水中不同样品间差异OTUs的Lefse分析。

图5 | A: 门水平上，细菌的相对丰度。

B: 饮用水中50个优势属的相对丰度和分布。

图6 | 饮用水中ARGs和OTUs的共发生网络图。

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