人体肠道耐药基因组的研究进展

人类肠道菌群是耐药基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的\"储存库\",且与人体健康密切相关。目前,抗生素的滥用严重,进一步加剧了耐药基因的传播和扩散。细菌耐药问题严重影响人体健康、食品安全和生态安全,携带耐药基因的致病菌对临床治疗造成巨大威胁。本文结合国内外研究进展,在总结人体肠道耐药基因组研究方法的基础上,探讨了肠道耐药基因的组成、来源、传播和进化,并对未来研究进行了展望,旨在促进公众对肠道耐药基因的认知,并为抗生素的合理使用提供理论支持。     

信息素调控质粒介导的粪肠球菌耐药基因接合转移机制研究进展

粪肠球菌是一种在自然环境中广泛存在的革兰氏阳性细菌.由于其特殊的耐药机制及高频率的耐药基因转移方式,导致了环境中耐药粪肠球菌的广泛传播,生态安全形势严峻.其中,信息素应答质粒介导的粪肠球菌耐药基因的接合转移是造成粪肠球菌耐药基因快速扩散的重要方式.本文回顾了近些年关于信息素应答质粒接合转移的研究成果,分析总结了接合转移的必要条件、正负调控信息素对接合转移的调节作用,并以携带四环素抗性的质粒pCF10为例简要探讨了接合转移相关基因、蛋白的调控机制,旨在更加全面地揭示粪肠球菌的耐药基因传播机制,为耐药细菌的基因转移机制研究提供参考.     

信息素调控质粒介导的粪肠球菌耐药基因接合转移机制研究进展

粪肠球菌是一种在自然环境中广泛存在的革兰氏阳性细菌.由于其特殊的耐药机制及高频率的耐药基因转移方式,导致了环境中耐药粪肠球菌的广泛传播,生态安全形势严峻.其中,信息素应答质粒介导的粪肠球菌耐药基因的接合转移是造成粪肠球菌耐药基因快速扩散的重要方式.本文回顾了近些年关于信息素应答质粒接合转移的研究成果,分析总结了接合转移的必要条件、正负调控信息素对接合转移的调节作用,并以携带四环素抗性的质粒pCF10为例简要探讨了接合转移相关基因、蛋白的调控机制,旨在更加全面地揭示粪肠球菌的耐药基因传播机制,为耐药细菌的基因转移机制研究提供参考.     

饮用水中细菌耐药及其健康风险研究进展

抗生素的长期滥用,使得环境细菌耐药性不断增强,加速了耐药基因(antibiotics resistance genes,ARGs)在环境中的传播扩散,并给饮用水带来健康风险。在介绍饮用水中抗生素和耐药基因污染现状的基础上,阐述了耐药基因在饮用水中的来源和归趋,对环境中抗生素和耐药基因的人体健康风险做了初步探讨,针对目前饮用水的污染现状,对今后有关饮用水中细菌耐药的研究进行了展望。     

不同生态系统中细菌遗传物质的转移

核苷酸序列分析和全基因组序列分析表明,细菌的进化通常是由于不同种属之间遗传物质水平转移而推进,基因转移的主要方式有转化、转导和接合,本文综述了有关自然界不同生态系统中细菌遗传物质转移的研究,这些研究可以促使更好地评估基因的水平转移,同时在农业生产或环境补救时人们会特意向环境中释放天然或重组细菌,了解环境中基因的水平转移对于安全评估这些细菌造成的后果也是必需的,参46     

利用CRISPR/Cas9系统敲除斑马鱼bco1基因与bco1l基因

β-胡萝卜素-15,15'-加氧酶(β-carotene-15,15'-momoxygenase 1,bco1)是β-胡萝卜素转化成维生素A过程中的关键酶,bco1与bco1l是编码此酶的主要基因。本实验利用CRISPR/Cas9技术敲除斑马鱼的与β-胡萝卜素-15,15'-加氧酶编码相关的基因bco1与bco1l,以便深入开展对斑马鱼bco1的功能研究。分别在斑马鱼bco1与bco1l基因2号外显子选取sg RNA识别位点,体外转录制备sg RNA并与Cas9 m RNA混合对斑马鱼Ⅰ细胞期受精卵进行显微注射,24 h后收集部分胚胎进行PCR检测并将PCR产物进行单克隆测序确定sg RNA的有效性,构建首建鱼,并在此基础上通过PCR检测、凝胶电泳及测序筛选可遗传突变体。本研究分别获得了bco1基因突变与bco1l基因突变,分析表明这些缺失和插入均可导致编码序列的移码,为研究鱼类胡萝卜素代谢及相关发育过程等后续研究提供了材料。     

基于CRISPR/Cas系统的生物传感器在环境分析中的应用进展

CRISPR/Cas可改造为靶核酸刺激-响应的传感系统,可视为集“分子识别与信号输出”一体的生物传感器,目前在核酸即时诊断中已得到广泛应用.鉴于该系统具有成熟、可靠和可扩展的优点,研究人员尝试将其用于环境分析领域的非核酸分析物检测,已开发了一系列具有应用前景的便携式设备.然而,如何将非核酸靶标信息转换为核酸信息仍存在挑战,这限制了CRISPR/Cas系统在环境分析中的应用推广.为此,本文综述了CRISPR/Cas系统在重金属离子和阴离子、新污染物、农药与真菌毒素以及有害细菌等非核酸靶标检测中的应用进展,重点介绍了构筑非核酸靶标信息转换元件的策略,以期为推进该系统在环境分析中的应用提供支持.     

纳米材料对环境抗生素抗性基因污染扩散影响的研究进展

抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的环境扩散严重威胁了人类健康和生态安全。除抗生素滥用所产生的选择性压力以外,其他环境物质也能影响ARGs的传播。而纳米材料的广泛应用使其不可避免地在环境中扩散并进而影响ARGs的环境分布。因此,笔者综述了近年来纳米材料影响ARGs污染扩散的研究,并探讨了纳米材料对ARGs传播的影响机制,旨在深入理解ARGs的环境扩散行为,为ARGs环境控制及纳米材料非毒性环境效应的评估提供理论和技术支持。     

天津水产业磺胺类耐药细菌及其分布

水产养殖中抗生素的滥用可能会诱导水产品和周围环境中的耐药菌.针对天津市北辰区、西青区、东丽区和津南区的6个水产养殖场的底泥和水样,采用抗性平板筛选耐药细菌,通过对磺胺甲恶唑的耐药率分析,发现底泥中的耐药率要大大高于水中的耐药率,并且与国外的某些研究相比,底泥的细菌耐药率呈现较高的趋势.另外,利用16S-rDNA鉴定出8...     

天津市中心城区集中供应管网末梢水的抗生素耐药基因污染特征研究

为了研究天津市中心城区集中供应管网末梢水的抗生素耐药基因（antibiotic resistance genes, ARGs）污染特征,采集了天津市中心城区6个采样点的管网末梢水样,分别采用微孔滤膜正压过滤法及核酸吸附-洗脱法富集水中细菌和胞外核酸后,利用实时定量PCR技术对15种胞内ARGs和胞外ARGs进行定量检测。结果表明,在待检的15种ARGs中,除了耐碳青霉烯类bla_KPC未被发现外,其余ARGs（mcr-1、vanA、bla_NDM-1、aadA、bla_TEM、sul1、tetM、tetA、dfrA1、rpoB1、catA1、ermB、katG和qnrA）均在天津市中心城区所有管网末梢水样中检出,其中,mcr-1、vanA、aadA、bla_TEM、sul1、tetM、tetA和dfrA1等8种在细胞内外含量均较高,分别占待检的胞内ARGs和胞外ARGs总量的97.25%和99.18%,以aadA最高,其次为bla_TEM和sul1;细胞内ARGs总绝对浓度高于细胞外（P<0.05）,前者为后者的3.8倍。天津市中心城区集中供应管网末梢普遍存在胞内ARGs和胞外ARGs污染,且细胞内外超级耐药基因均有检出。     

西南水稻白叶枯病菌致病型多样性的垂直分布格局及成因探讨

利用6个含有单抗基因的近等基因系材料为鉴别品种,在水稻的孕穗期采用剪叶接种的方法,测定了西南不同海拔稻区218株水稻白叶枯病菌（Xanthomonas oryzae pv.oryzae）的致病型。结果表明,（1）西南稻区水稻白叶枯病菌致病型具有丰富的多样性,共包含18种,其中9种新致病型为西南地区特有的类型。（2）不同海拔稻区病菌致病型组成存在明显差异,中海拔稻区病菌致病型数量最多,高海拔稻区次之,低海拔稻区最少。低海拔稻区病菌致病型多样性指数、均匀度指数均最低,并且与中海拔和高海拔稻区差异显著。（3）通过分析病菌对抗性基因的克服数量以及鉴别品种病斑长度,表明不同海拔稻区病菌毒力存在明显差异。病菌的毒力与其地理来源的海拔高度呈负相关关系。（4）聚类分析结果显示,以致病型彼此间相似率60%为界,18种致病型可归为4个聚类簇,其中簇Ⅰ毒性最弱,主要集中了高海拔稻区的菌株,簇Ⅳ毒性最强,集中的主要是低海拔菌株。（5）相关性分析表明,病菌致病型多样性特征值与气候类型和寄主品种的多样性呈线性相关关系,气候类型和寄主品种影响病菌致病型的多样性分布,并且寄主品种对病菌的影响程度高于气候类型。就品种的布局而言,低海拔稻区应尽可能使用含有多个抗性基因的聚合品种,而在中、高海拔稻区,应制定好抗性基因轮换的宏观计划,减少低海拔地区向海拔较高的地区稻种的频繁调运,降低水稻白叶枯病的危害。     

新兴污染物对抗生素抗性基因水平转移的影响

抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)引起的抗生素耐药性问题被列为新兴环境污染问题,对生态环境和人类健康构成严重威胁。当前备受关注的环境新兴污染物(如内分泌干扰物、重金属、微塑料、纳米塑料等)都可以通过水平基因转移单独或协同促进ARGs在环境中的传播、转移和扩散。新兴污染物如何影响ARGs的水平转移过程已成为备受关注的研究热点。本文全面综述了ARGs的来源及水平基因转移的3种经典方式(接合、自然转化和转导),总结了新兴污染物影响ARGs水平转移的规律及潜在机制,以充分认识ARGs在生态系统中的传播动态与最终命运,有助于全面了解新兴污染物在ARGs传播中的作用。最后提出了目前ARGs水平转移的阻断措施和研究的局限性,并为未来研究提出了相关建议,以便制定有效策略防控并阻断ARGs在环境中的传播过程。     

生产过程中抗生素与抗药基因的排放特征、环境行为及控制

世界卫生组织在2000年的报告中将抗生素抗性列为本世纪人类在健康领域面临的最大挑战之一,有关抗药基因传播机制与控制技术的研究已经成为国际环境科学领域的一个前沿问题.本文以生产量大、使用历史长的几种发酵类和化学合成类生素为对象,以典型城市污水厂为对照系统,全面评估抗生素生产及废水处理过程中抗生素与抗药基因的排放特征;把传统的筛选培养方法与高通量测序技术及生物信息学手段有机结合,深入研究抗生素胁迫下整合子对抗性基因的重组作用及质粒介导的结合转移作用,以揭示抗药基因在抗生素压力驱动下主要的水平转移机制;构建多通道生物膜流动暴露系统进行抗生素最小选择浓度评价;研究针对抗生素生产全过程的抗生素及抗药基因控制多级屏障技术,为抗药基因的污染控制与管理提供全面系统的科学基础.     

细菌外囊泡介导抗生素抗性基因水平转移的研究进展

胞外囊泡是参与细胞间的物质传递和信息交流的重要媒介.近年来,细菌通过分泌外囊泡装载新型环境污染物抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)在细菌间发生基因水平转移已被确认为ARGs水平转移的一种新途径.本文介绍了细菌外囊泡的概念、来源和功能,明确了细菌外囊泡在细胞通信和生物过程调控中的重要作用,说明细菌外囊泡介导ARGs水平转移的机制,明确细菌外囊泡在抗生素抗性基因传播中的关键作用.重点探讨了细菌外囊泡介导ARGs传播的影响因素及对生态环境的危害.本文以囊泡融合传播ARGs的新途径为切入点,综述了细菌外囊泡介导的ARGs在环境中发生水平转移的特征与机制,进一步完善了 ARGs在环境中的分布和传播特征,对更深入地开发针对抗生素耐药性的阻控和削减技术具有重要意义.     

抗生素单一及联合暴露对RP4质粒介导的抗性基因水平转移的hormesis效应研究

抗生素滥用导致的抗性基因(ARGs)泛滥问题引起人们的日益关注。目前关于抗性基因的研究主要集中在环境监测方面,但是关于抗生素对ARGs传播的影响研究还相对缺乏。质粒是ARGs传播的重要载体,因此以基于RP4质粒的大肠杆菌(E.coli)接合转移体系为研究对象,探讨了盐酸四环素、甲氧苄啶、磺胺氯哒嗪、磺胺异唑在单一暴露条件下对RP4质粒接合转移的影响。根据单一暴露的结果设计混合抗生素的浓度比,探究抗生素联合暴露实验对质粒接合转移的影响。结果表明:在单一暴露条件下,只有盐酸四环素对含有四环素抗性的RP4质粒的接合转移频率有低促高抑的hormesis效应;在联合暴露条件下,对RP4质粒接合转移无促进作用的抗生素会抑制四环素的hormesis效应,这一定程度上降低了抗生素的环境风险。并且用受体理论解释了抗生素对质粒接合转移的hormesis效应产生机制,为目前尚无定论的hormesis受体理论机制提供了证据支持。     

生物膜中水平基因转移及其促成的生物强化作用

阐述了生物膜系统中与降解基因有关的水平基因转移的研究进展,表明生物膜中致密的群落结构增加了细菌间水平基因转移的效率.近年发展起来的研究策略和新的分子生物学方法使人们能对自然和人工模拟状态下的水平基因转移进行更精细的分析,降解基因在环境中的水平传播促进了难降解有机物的生物降解,尤其是携带降解基因的接合质粒向原位细菌种群中的转移在生物强化中具有巨大的潜力.参23     

污水处理过程中抗生素抗性基因的检测及其水平转移机制的研究进展

抗生素的滥用使得近年来环境中抗生素频繁检出,同时污水处理厂接纳不同来源的污水后也促进了抗性基因的水平转移.现阶段抗性基因和水平转移的定性、定量检测手段多样化,尤其是水平转移的机制也备受关注.本文介绍了抗生素抗性基因和水平转移的检测方法以及抗性基因水平转移的研究进展,展望了今后的发展方向,以期为抑制抗性基因的扩散提供技术参考.     

Research progress on CRISPR/Cas9-mediated genome editing technique in plants北大核心CSCD

Many physical, chemical, and biotic stresses always threaten plants during their growth and development. Using the genome editing technique is a good strategy to improve plant characteristics. CRISPR/Cas (clustered regulatory interspaced short palindromic repeats / CRISPR-associated protein), the adaptive and heritable immune system of prokaryotes, is a genome editing technique newly developed during recent years. At present, the type II CRISPR / Cas9 system is most widely used. Many plants, such as Arabidopsis thaliana, tobacco, soybean, tomato, potato, rice, wheat, maize, sorghum, petunia, banana, sweet orange, apple, poplar, and Marchantia polymorpha, have been edited successfully for stress tolerance, delay of fruit ripening, herbicide resistance, and disease resistance, etc. This system is achieved by the formation of nuclease Cas9 and crRNA: tracrRNA (CRISPR-derived RNA:trans-activating RNA) complex. Further studies about the effect of the promoters of Cas9 and gRNA and the number of gRNA targets on gene editing efficiency have been discussed. © 2018 Science Press. All rights reserved.