高通量qPCR芯片揭秘河流-水库系统抗生素耐药基因分布

健康 2024-11-17 10:02 江苏

文章题目：High-throughput profiling of antibiotic resistance gene dynamic in a drinking water river-reservoir system

期刊：Water Research

发表时间：2019年2月

●●● 研究背景 ●●●

抗生素耐药性及其相关基因（ARGs）的日益增加与传播，已成为21世纪全球公共卫生领域的一大严峻挑战。值得注意的是，抗生素耐药性的存在并非新近现象，而是一个古老且自然的过程。然而，自1942年青霉素首次应用于临床以来，由于现代抗生素的过度使用和不当应用，导致ARGs的快速演化与广泛扩散。河流生态系统尤其容易受到人类活动的影响，例如畜牧业、农业和城市污水排放等，均会将各类化学与生物污染物引入河流领域。最新研究表明，我国每年大约有24,748吨抗生素及9.47×10^{^13}个ARGs单位/人/日被排入河流及其相连的水体之中。相比之下，多数水库地处偏远且未受严重干扰的自然环境中，除了接收来自上游河流的来水之外，基本不会受到其他类型的人为活动影响，因而常被视为关键的饮用水源地。因此，在抗生素与ARGs污染程度上，水库水体通常比河流系统要低得多，显示出更好的水质状况。

以往的研究主要集中在河流、水库、河口以及人工水体中抗性基因（ARGs）的出现与分布情况。尽管河流-水库系统在生态上的重要性已得到广泛认同，但关于这一系统中ARGs的具体分布特征，仍缺乏足够的研究。值得注意的是，现有的文献虽然总结了影响不同环境ARG动态的关键因素，但在某些方面结论尚存分歧。此外，关于这些因素如何具体影响ARGs的研究，特别是基于实地数据的研究，依然相当稀缺。因此，对河流-水库系统内ARGs的谱型及其影响因素进行全面调查至关重要。这不仅有助于深化我们对自然水体中ARGs行为模式的理解，填补现有的知识空白，更为应对日益严峻的抗生素耐药性挑战提供了科学依据，助力制定有效的管理措施。

●●● 研究思路 ●●●

选址和取样：亚热带河流-水库系统中进行样本采集，覆盖流域面积5150 km²。这一水系位于人口密集区域，由两条主要支流构成，正面临严重的非点源污染问题，包括但不限于工业废水排放、畜牧业废水以及农业径流。这些污染物最终汇入一个位于较为原始地带的大型深水库。总体而言，本研究探讨的环境梯度涵盖了从河流到水库水系间水文条件的变化及人类活动强度的不同，这一现象在其他流域中也普遍存在。调查分别在三个季节开展，从8个不同采样点收集地表水、中层水和底水，制成复合样本。所有样本在分析前即刻送往实验室，并在4ºC的条件下保存。

DNA提取与处理：使用EZNATM Soil and EZNATM Water DNA Kits (OMEGA, USA)试剂盒，然后将合格的DNA调整至50 ng/μL，保存于- 80ºC

QPCR芯片：Wafergen SmartChip Real-time PCR system 用于荧光定量分析。296对引物使用于本研究中，其中包括285个抗生素类的ARGs、9个MGEs（8个转座酶,1个通用的I类整合子整合酶基因 cintI-1 ）、1个临床I类整合子整合酶基因 intI-1和16S rRNA基因。基因拷贝数按下式计算。Gene Copy Number = 10(31−Ct)/(10/3)。为了保证数据的准确性与可靠性，所有样本均进行了三次技术重复。

同时，研究细菌16S rRNA基因测序。测定水样中溶解有机碳，溶解总氮（DTN）和总磷（DTP）含量。基于对中国抗生素使用情况的调研，选取了17种代表性的抗生素作为靶化合物，包括磺胺嘧啶（SDZ）、磺胺甲氧嘧啶（SMM）和磺胺喹啉（SQX）等。

●●● 数据分析 ●●●

Fig 1. (A) 在河流与水库水系采集的水样中，检测到的ARGs和MGEs（在亚型水平上）的数量。根据ARGs产生耐药性的抗生素进行分类：氨基糖苷类、β -内酰胺酶、氯霉素、大环内酯-林可酰胺类-链霉素B （MLSB）、多药磺胺类、四环素、万古霉素或其他。(B) 维恩图展示了河流系统与水库系统间共有及独有ARGs数量。河水（n = 24）；水库（n = 15）。

Fig 2. 16S rRNA （A和D）、ARGs （B和E）和MGEs （C和F）不同季节与环境梯度下绝对丰度变化。采用Kruskal-Wallis检验确定对变异检验的显著影响（*:P < 0.05, **:P < 0.05）。

Fig 3. (A) 河流水系和水库水系的抗生素浓度。(B)河流水系和水库水系中抗生素浓度与各类ARGs、MGEs和intI-1绝对丰度之间的Pearson相关性。右下为相关系数的色带指标（*:P < 0.05, **: P < 0.01）。白框表示各参数间无显著相关性（P > 0.05）。∑ARGs：ARGs总和。∑Antibiotics：抗生素总和。

●●● 总结 ●●●

降雨引发的季节性径流可能显著影响抗性基因（ARGs）和可移动遗传元件（MGEs）的丰度。然而，河流与水库系统间存在的环境梯度对ARGs及MGEs的多样性、相对丰度及其分布的影响更为深远。这些环境梯度不仅能够显著改变致病菌群落与非致病菌群落的分布格局，还会影响ARGs亚型之间以及MGEs间的共存模式。结构方程模型分析显示，在河流-水库系统中，MGEs对抗性基因谱型的形成起着最关键的作用。此外，环境梯度可能通过调节MGEs、抗生素浓度、致病菌群落及非致病菌群落等因素，进而驱动该系统内抗性基因谱型的变化。

基因工程产品目录

基因定量服务	高通量qPCR芯片、常规相对定量（mRNA,microRNA,lncRNA,circRNA,外泌体定量等）、常规绝对定量（微生物多样性、功能基因）
生物指标检测服务	土壤类、植物类、食品类、水质类、污染类、医学类、液相、气质、离子色谱
SNP分型服务	Kasp法、Sanger测序法、SNaPshot法
PCR重测序服务	物种鉴定、目的基因扩增测序、PCR产物测序
基础分子生物学服务	引物合成、标记探针引物合成、一代测序、PCR扩增
表观遗传研究	甲基化BSP检测
毛细管电泳分型服务	SSR引物开发、微卫星多态性分析、MSI检测、STR跑板、细胞系鉴定
分子克隆服务	全基因合成、PCR克隆、TA克隆、定点突变、RNA合成
蛋白互作验证服务	核体系酵母单杂/双杂、膜体系酵母双杂、点对点验证
蛋白测定服务	酶联免疫吸附（Elisa）

END

上海派森诺生物科技股份有限公司成立于2011年4月，是一家致力于为生命科学、健康医学等领域提供微生物组、基因组、转录组、单细胞及蛋白代谢等多组学分子生物学技术服务及大数据挖掘与分析服务的高新技术企业，是国家级专精特新“小巨人”企业、国家知识产权优势企业、上海市“科技小巨人”企业。公司总部位于上海，设有多家全资子公司，实验及办公面积逾15,000m²。

公司建立了完善的基因测序平台和大数据云计算平台，具有完全自主研发的创新技术和成果，派森诺生物及所属子公司已取得授权及受理专利、软件著作权250余项；合作项目论文多次发表在Nature、Lancet等国际生命科学、医学权威期刊，联合署名发表的SCI文章超5,800篇，累计影响因子超过35,000分。公司在全国31个省市设立了销售网点，业务网络覆盖亚洲、欧洲、大洋洲等多个国家，与全球500多所高校、300多家医院及600多家科研机构建立了紧密合作关系。

派森诺生物作为基因检测、蛋白代谢检测及大数据分析、体外诊断试剂开发的服务商，始终秉承“解析基因序列，诠释生命密码，改善人类生活”的企业使命，致力于为广大生命科学、医学工作者提供包括高通量基因测序、临床医学基因检测、蛋白及代谢组检测分析、生物信息学服务、生物云计算、分子生物学实验等科研及临床应用解决方案。

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIyNTAxNTc1MQ==&mid=2652209319&idx=1&sn=d0141ed4b8ae6a290df815fb6c5609d1

派森诺生物

生命科学研究最新进展，尽在一手掌握！

最新文章

scEpiChem：结合了药物标记和单细胞测序技的药物多组学技术

4大差异分析图表，谁用谁夸！！！

中国樱桃的逆袭之路! De novo+比较基因组+转录组深入解析助力高分密钥

超级干货 | 蛋白免疫印迹（Western blot，WB）常见问题及对应解决方案

非常规组织解离难度过高？请搭载这款＇内核处理器＇，助您实验进程运行顺畅

干货 | 表观组学到底怎么用？？一文秒变表观大佬，Chip-seq与ATAC-seq手到擒来！

派森诺生物荣获10x Genomics中国单细胞及空间组学「优选服务商」认证，双方达成战略合作

COMING SOON！派森诺全新微生物多样性云平台开启微生物研究新篇章！

高通量qPCR芯片揭秘河流-水库系统抗生素耐药基因分布

被硬控了，四款关联分析工具的实力天花板

升级不停步！派森诺宏蛋白组学分析报告全面焕新

科研干货 | 蛋白免疫印迹（Western blot，WB）实验解析/附带实验好物分享

派森诺项目文章 | IF14.3！剥茧抽丝，组织来源小细胞外囊泡（外泌体）分离与多组学联合检测思路详解

派森诺项目文章 | 生理指标检测+转录组测序，揭示水杨酸可显著提升向日葵耐盐性

真菌领域一区SCI期刊推荐

除了alpha和beta多样性，群落水平这些分析你GET了吗？

强烈推荐！这5款工具高效实用，最后一款让你爱不释手！

历史样本再焕新生：Patho-DBiT让你对临床FFPE样本进行前所未有的单细胞分辨率空间全类型RNA分子检测

科研干货 | 细菌基因组数据NCBI上传教程2.0

【干货】小基因组数据NCBI上传流程

【干货】转录组原始数据上传SRA，保姆级超详细上传手册！一看就会！

派森诺项目文章｜单细胞测序揭示PTEN如何在细胞外激活抗肿瘤免疫反应

派森诺生物闪耀2024年中国微生物学会学术年会，展现微生物组测序实力

单细胞免疫组库数据分析思路分享

肿瘤研究新突破：单细胞测序揭示生命之谜，助力高分文章

宝藏期刊大公开：这10本中医药领域经典SCI期刊不容错过！

【11月7日】单细胞热门方向直播课，不见不散

科研新热门：植物比较基因组学，让发表顶刊文章不再是梦！

如何“玩转”植物T2T基因组，一举冲刺TOP期刊!

植物泛基因组的研究进展及其应用

极速周期 | 派森诺助您科研快人一步！

PAI智能绘图助手，精准解决绘图难题

椎间盘退变(IVDD)治疗新曙光：IF 18.7！转录组学驱动的金属酚网络平台，清除ROS、抗焦亡、促ECM再生

科研干货 | 学会这些！载体构建轻松拿捏~

肿瘤研究新突破：单细胞测序揭示生命之谜，助力高分文章

会议预告 | 2024年中国微生物学会学术年会，派森诺与您相约福州

重磅升级！Astral蛋白组学分析内容革命性升级大揭秘！

一次过瘾，你想要的ATAC这里都有

极速周期 | 派森诺助您科研快人一步！

科研干货 | 细菌基因组数据NCBI上传教程2.0

会议预告 | 第二届土壤微生物组与土壤健康国际研讨会，派森诺与您相约陕西杨凌

五大生物信息学可视化工具，让科研数据跃然纸上

MAGIC-seq：基于定制化微流控芯片的空间转录组测序技术

植物跨物种单细胞数据整合方法

极速周期 | 派森诺助您科研快人一步！

科研干货 | PCR实验常见问题及解决方案

派森诺生物与赛默飞达成战略合作，携手探索多组学无限可能

Astral蛋白组：告别选择困难症，让科研更高效！

派森诺客户表观组学研究成果荣登《Nature》！！！CUT&Tag、ATAC-seq助力揭秘神经肽信号调控T细胞分化

分类

时事

民生

政务

教育

文化

科技

财富

体娱

健康

情感

旅行

百科

职场

楼市

企业

乐活

学术

汽车

时尚

创业

美食

幽默

美体

文摘

原创标签

时事社会财经军事教育体育科技汽车科学房产搞笑综艺明星音乐动漫游戏时尚健康旅游美食生活摄影宠物职场育儿情感小说曲艺文化历史三农文学娱乐电影视频图片新闻宗教电视剧纪录片广告创意壁纸头像心灵鸡汤星座命理教育培训艺术文化金融财经健康医疗美妆时尚餐饮美食母婴育儿社会新闻工业农业时事政治星座占卜幽默笑话独立短篇连载作品文化历史科技互联网

发布位置

广东北京山东江苏河南浙江山西福建河北上海四川陕西湖南安徽湖北内蒙古江西云南广西甘肃辽宁黑龙江贵州新疆重庆吉林天津海南青海宁夏西藏香港澳门台湾美国加拿大澳大利亚日本新加坡英国西班牙新西兰韩国泰国法国德国意大利缅甸菲律宾马来西亚越南荷兰柬埔寨俄罗斯巴西智利卢森堡芬兰瑞典比利时瑞士土耳其斐济挪威朝鲜尼日利亚阿根廷匈牙利爱尔兰印度老挝葡萄牙乌克兰印度尼西亚哈萨克斯坦塔吉克斯坦希腊南非蒙古奥地利肯尼亚加纳丹麦津巴布韦埃及坦桑尼亚捷克阿联酋安哥拉