Water research | 中山大学林凯荣等:宿主相关遗传标记在中国微生物源追踪中的应用

推荐:江舜尧

编译:傻狍子

编辑:小菌菌

中山大学林凯荣和生态环境部华南环境科学研究所吴仁人等人于2020年2月26日在Water research期刊中发表题目为《Performance of host-associated genetic markers for microbial source tracking in China》的文章,该研究为有助于利用遗传标记技术在中国追踪多种粪便污染源并及时采取补救策略提供了重要的研究意义。

文章摘要

研究背景:在过去的几十中,已经开发了许多遗传标记来建立微生物来源追踪分析(MST)。然而,由于缺乏对其基本因素(如敏感性,特异性和靶标/非靶标宿主中的浓度)的了解,因此对选择合适的标记物具有挑战性,特别是在东亚地区。

方法:在这项研究中,从中国28个城市收集了共506个粪便样本,主要包括人类和12个非人类宿主,基于二进制(存在/不存在)标准测试了40个与宿主相关的标记,用定性和定量的方法对其标志物功能进行了测试。
结果:在这里,有15种标记(与人类有关的7种,与猪有关的4种,与反刍动物有关的3种,以及与家禽有关的1种)显示了在我们研究区域中的潜在适用性。并使用定性和定量方法测试所选的15个标记物,以鉴定其性能。表明,与其它细菌或病毒标志物相比,Bacteroidales标志物在靶标样品中具有更高的灵敏度和浓度,但特异性较低。在非目标样本研究中,宠物分别占与人类相关,和与家禽相关标志物交叉反应的43.7%和35.7%。马和驴等非常见动物与反刍动物相关标记的交叉反应占61.3%。定量分析标记物时,非目标样品中的标记物浓度比目标样品中的浓度低1-3个数量级。此外,提出了一种新颖的分类方法,将非目标宿主分为“无交叉反应性”,“弱交叉反应性”,“中度交叉反应性”和“强交叉反应性”动物宿主四类。有77.9%的非靶标样品被鉴定为无交叉反应性和弱交叉反应性宿主,表明这些非靶标宿主对相应标记物的干扰很小。
结论:这项研究用定性和定量的方法阐明了中国各地宿主相关标记的表现,并揭示了非靶标动物对遗传标记的交叉反应的干扰程度,这将有助于在中国追踪多种粪便污染源并采取及时的补救策略。

文中重要图片说明

图1 | 中国的抽样城市。红色三角形代表抽样城市。白线是黑河腾冲地界标界线。位于分界线以东的城市占中国人口的绝大多数

图2 |目标/非目标粪便样品中人类和非人类相关标记物的浓度。方框表示第25/75百分位。菱形表示中位数。(a):与人类相关的标记,(b):与非人类相关的标记

图3 | 每个宿主相关标记物的非靶标样品分类。根据标准对结果进行标记颜色:NCR(无交叉反应性),未扩增假阳性信号;WCR(弱交叉反应性),第25/75个指标为正值;MCR(中度交叉反应),第25/75个指标为负值;SCR(强交叉反应性),目标样品与非目标样品之间的平均浓度差异小于1个数量级。

表1 | 第二个测试阶段中所选qPCR分析的引物和探针信息。

表2 | 在源物种或源组中带有特定引物的qPCR阳性的数量




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