中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院鄭浩團(tuán)隊(duì)揭示我國蜜蜂腸道耐藥組分布規(guī)律及傳播機(jī)制

　　2022年5月3日，食品學(xué)院鄭浩課題組（zhenghaolab.com）在生物學(xué)領(lǐng)域頂級期刊《微生物組》（Microbiome）發(fā)表文章“Geographical resistome profiling in the honeybee microbiome reveals resistance gene transfer conferred by mobilizable plasmids”。該研究通過分析不同地區(qū)東、西方蜜蜂腸道菌群，對我國境內(nèi)蜜蜂腸道菌群中抗生素抗性基因的組成和多樣性進(jìn)行了全面調(diào)查，發(fā)現(xiàn)了蜜蜂腸道菌群作為耐藥基因“蓄水池”和環(huán)境抗生素壓力的潛在生物指示劑作用。對比耐藥基因組成在不同地區(qū)及不同蜂種間的差異，解析了生存環(huán)境和飼養(yǎng)方式對腸道抗性組的影響。并且發(fā)現(xiàn)蜜蜂腸道菌能夠通過質(zhì)粒介導(dǎo)的水平轉(zhuǎn)移，獲得和傳播抗生素抗性基因，可能促進(jìn)蜜蜂腸道菌及環(huán)境之間耐藥基因的傳播和富集，可能對蜂群健康、生態(tài)環(huán)境以及人類健康造成威脅。

 

　　蜜蜂作為重要的傳粉昆蟲，在自然生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)作物的植物授粉中發(fā)揮著基礎(chǔ)性作用，連接著生態(tài)環(huán)境與人類食物鏈。在離蜂巢約3公里范圍內(nèi)的授粉過程中，蜜蜂與環(huán)境及環(huán)境微生物相互作用。環(huán)境耐藥菌和相關(guān)的抗生素抗性基因（ARGs）可能在環(huán)境細(xì)菌和腸道細(xì)菌之間轉(zhuǎn)移。東方蜜蜂（Apis cerana）和西方蜜蜂（Apis mellifera）是我國養(yǎng)殖數(shù)量最多的兩種蜜蜂，中華蜜蜂是我國特有的東方蜜蜂種群，其腸道耐藥基因組成尚不明確。更重要的是，中華蜜蜂主要采取傳統(tǒng)的養(yǎng)蜂方法，蜂群保持半自然狀態(tài)和相對獨(dú)立，使其較少受到人工馴化蜂群的影響，是探究不同地區(qū)蜜蜂腸道菌群中抗生素抗性基因組成的地域分布的良好模型。

 

　　該研究中，研究人員利用Megares抗性基因數(shù)據(jù)庫分析了蜜蜂腸道樣品的宏基因組。其中測序數(shù)據(jù)的樣本包括來自全國14個省市的94份中蜂腸道樣本和來自吉林省的32份西蜂腸道樣本。在蜜蜂腸道菌群中研究者發(fā)現(xiàn)了大量不同種類的抗生素抗性基因，且不同蜂種耐藥基因組成及豐度具有顯著差異，不同地區(qū)中蜂腸道菌群中抗生素抗性基因組成及豐度也具有不同程度的差異。

 

　　值得注意的是，strA和sul2基因在蜜蜂腸道中廣泛存在，這些基因共同形成了與IncQ質(zhì)粒高度同源的基因片段，可能是由于外源IncQ質(zhì)粒片段整合到蜜蜂腸道菌基因組上造成的。并且，在移動基因mobABC和復(fù)制相關(guān)基因repABC區(qū)域出現(xiàn)大片段刪除，這與課題組前期工作中發(fā)現(xiàn)的“衛(wèi)星質(zhì)粒”機(jī)制相呼應(yīng) （Zhang et al. 2019 Nat Commun）。

 

　　該研究首次證明了蜜蜂腸道菌富集和傳播抗生素抗性基因的能力，同時提出了蜜蜂可作為新型模式動物，用于研究腸道微生物中抗生素抗性基因的傳播與進(jìn)化機(jī)制。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院博士生孫慧慧為論文第一作者，植物保護(hù)學(xué)院“昆蟲多樣性與基因組學(xué)”團(tuán)隊(duì)張雪、食品學(xué)院鄭浩教授為共同通訊作者。該研究獲得了中國農(nóng)業(yè)大學(xué)人才培育發(fā)展支持計劃、國家自然科學(xué)基金青年基金（32000346）及面上項(xiàng)目（32170495）的資助。

 

　　相關(guān)論文：

 

　?。?） Xue Zhang et al. Evolution of satellite plasmids can prolong the maintenance of newly acquired accessory genes in bacteria. Nat Commun. 2019

 

　?。?） Huihui Sun et al. Geographical resistome profiling in the honeybee microbiome reveals resistance gene transfer conferred by mobilizable plasmids. Microbiome. 2022