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.     

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     

乡镇医院污水环境中抗生素耐药细菌的分离与分析

为分析乡镇医院污水环境中的抗生素耐药细菌,利用麦康凯琼脂培养基分离来自乡镇医院污水样品的耐药细菌,并进行16S rDNA序列分类鉴定、最小抑菌浓度(MICs)检测和质粒分析.本研究从乡镇医院污水中分离出13株耐药细菌,通过分析耐药细菌的16S rDNA序列,确定了13株耐药细菌的种属分类.其中2株气单胞菌( Aerom...     

营养物质对细菌质粒pEA9：：Km在土壤中拼命转移频率的影响

用成团肠杆菌（Ｅｍｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ ａｇｇｌｏｍｅｒａｎｓ）Ｔ７（ｐＥＡ９：：Ｋｍ）为供体菌,以Ｅ．ａ．３３９（ｐＥＡ９＾－）为受体菌在天然土壤中进行接合实验,测定各种营养物质对重组质粒ｐＥＡ９：：Ｋｍ同源接合转移频率的影响。实验发现,如果在土壤中加入生理盐水或无机盐培养基,就观察不到细菌数量的增加和质粒的转移;只有加入碳源物质后才检测到细菌数量的增加和质粒的接合转移,接合转移频率的大小位于１     

营养物质对细菌质粒pEA9∷Km在土壤中接合转移频率的影响

用成团肠杆菌(Enterobacter agglomerans) T7(pEA9∷Km)为供体菌,以E.a.339(pEA9-)为受体菌在天然土壤中进行接合实验,测定各种营养物质对重组质粒pEA9∷Km同源接合转移频率的影响.实验发现,如果在土壤中只加入生理盐水或无机盐培养基,就观察不到细菌数量的增加和质粒的转移;只有加入碳源物质后才检测到细菌数量的增加和质粒的接合转移,接合转移频率的大小位于1.2×10-4～4.4×10-4之间,与所加碳源物质的种类关系不大.图2 表1 参13     

CRISPR/Cas系统抵御细菌耐药

近年来,细菌耐药性问题在全球范围内日益严重,世界各地不断出现各种新型耐药基因及"超级细菌",以此形成的细菌耐药性污染已成为威胁全球公共卫生与环境安全的重大问题。目前除了在管理上规范合理用药和限制抗生素排放,应探讨抵御细菌耐药的分子机制,有效地从根本上遏制细菌耐药的产生。CRISPR系统作为一种天然免疫系统,可用来对抗入侵的外源性遗传物质,其结构和功能与细菌耐药及毒力因素密切相关,深入分析两者的关系有助于更好地理解细菌耐药机制,为防治细菌耐药提供了新的方向。     

群体感应对细菌生物膜及细菌耐药性影响的研究进展

群体感应作为微生物间的特殊通信感应系统,通过合成、分泌信号分子控制着整个细菌群体行为。群体感应直接参与细菌生物膜的形成过程,进而影响着细菌耐药性的传播扩散。本文综述了群体感应对生物被膜形成和细菌耐药性的传播扩散的影响,以及群体感应抑制剂在生物被膜形成和抗生素耐药性的传播扩散过程中的作用,并结合国内外研究现状,对细菌耐药性未来研究重点进行了展望。     

离子液体[BMIm][PF6]增强抗性质粒RP4介导的接合转移基因mRNA的表达水平

环境中广泛存在的抗生素和抗生素抗性基因会导致很严重的人类健康风险。在我们前期研究中发现,离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIm][PF6])作为环境选择性压力可以促进抗生素抗性基因的水平转移。本研究以E.coli DH5α(RP4)和同属的E.coli HB101,以及E.coli DH5α(RP4)和跨属的Salmonella enterica之间的纯菌接合转移体系为考察对象,从mRNA基因表达调控水平角度阐明离子液体[BMIm][PF6](0.001~2.5 g·L-1)影响质粒RP4接合转移的机理。结果表明,离子液体[BMIm][PF6]通过抑制基因kor A,kor B和trb A的mRNA表达水平来提高接合和跨膜转运基因trb Bp和trf Ap的表达;增强水平转移基因tra F的mRNA表达水平,并通过增强负调控基因kil A和kil B的mRNA表达水平抑制质粒的垂直传递过程;通过抑制基因trb K的mRNA表达水平降低接合转移体系的排斥效果,从而促进质粒RP4的接合转移。该结果有助于为抗生素抗性基因在环境中水平转移扩散的机理研究提供理论依据。     

机舱空气环境耐药基因及耐药细菌的污染特征研究

研究表明飞机旅行是传染病在世界范围内传播的主要途径之一。由于飞机机舱内的密闭性,具有乘客密度大、污染物负荷大、新风量小等特点,使机舱成为极易传播疾病的场所。为了探究机舱环境中耐药细菌和耐药基因的分布情况,选择一架国际航线空客A320机舱内高效空气过滤器滤膜颗粒物作为研究对象。结果显示,在该空客机舱滤膜上31种耐药基因的检出频率为83.9%。Ⅰ类整合子基因的相对含量高于所有耐药基因,为3.94×10-1(基因拷贝数/16S rRNA拷贝数)。β内酰胺类耐药基因的相对含量在1.51×10-5～1.26×10-2之间。3种磺胺类耐药基因的相对含量都相对较高,sul2的含量最高,为4.81×10-2。Ⅰ类整合子介导的耐药基因水平转移可能是机舱内耐药基因传播扩散的主要机制之一。此外,对分离出的64株细菌进行耐药表型检测发现,具有磺胺甲恶唑耐受性的细菌为50株(78.1%),具有庆大霉素耐受性的细菌为41株(64.1%),具有亚胺培南耐受性的细菌为24株(37.5%)。其中61株菌至少含有两重耐药性,只有4株芽孢杆菌对四环素具有耐药性。样本中分离出很多条件致病菌,比如阴沟肠杆菌和蜡样芽胞杆菌等,这对乘客和机组人员的安全造成直接危胁。上述研究结果表明机舱环境成为耐药基因跨境传播的重要途经。     

纳米二硫化钼促进粪肠球菌中信息素诱导质粒介导的耐药基因接合转移

粪肠球菌是一种通常寄居在人和动物胃肠道中的机会致病菌,并广泛存在于环境中。其可通过基因的水平转移获得抗生素抗性。纳米二硫化钼(molybdenum disulfide, MoS_2)是一种新型的二维层状材料,有广泛的应用前景,但缺乏对纳米MoS_2完整的生物安全评价。本研究以粪肠球菌为接合模型,将纳米MoS_2加入接合体系中研究其对信息素诱导质粒pCF10接合转移的影响。研究发现,纳米MoS_2具有促进接合转移的作用,其中25 mg·L^(-1)的纳米MoS_2促进效果最明显,可以将接合频率提高5倍～8倍。因为纳米MoS_2良好的生物相容性对细胞膜通透性、细胞内活性氧水平和接合转移调控基因的表达都没有产生明显影响。纳米MoS_2具有吸附性能,而且又是片层状的结构,这使得其可以附着在细菌表面,促进细菌的聚集,进而促进pCF10质粒接合转移的发生。     

油菜菌核病菌(Sclerotinia sclerotiorum)与细菌间的基因水平转移

油菜菌核病（Sclerotinia sclerotiorum）是油菜生产上最重要的病害之一,其致病性可能来源于基因水平转移（Horizontal gene transfer,HGT）.为认识其致病原理和寻找新的真菌抑制剂的靶点,首先通过BLASTp发现其基因XM₀01585458.1编码蛋白XP₀01585508.1与细菌比对结果中出现低E值3.23e-109和高SCORE值436,暗示存在HGT现象;进一步通过系统进化树的建立,发现该蛋白在进化分枝上更接近于细菌中由Streptomyces sp.C的NZ_CM000832.1基因编码的蛋白ZP₀7291173;同时核苷酸组成分析也发现该基因与油菜菌核病菌基因组的碱基组成有较大差别,GC含量提高了14.95%.这些结果证明了XM₀01585458.1的确存在基因水平转移事件.结构分析和COG蛋白功能分类显示该HGT序列编码蛋白XP₀01585508.1具有FA58C₃（Coagulation factors 5/8 type C domain）、Kelch repeat type 1、Galactose-binding domain-like、Galactose oxidase/kelch,beta-propeller等保守结构域,应为一个膜蛋白并参与多糖代谢,推测该水平转移基因与S.sclerotiorum在侵染植物时进行细胞壁水解和致病性有关.     

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。     

水环境中耐热大肠菌群的抗生素耐药性与质粒谱研究

用滤膜法、mFC培养基从5种水体中分离出疑似耐热大肠菌162株,用API微生物分析系统鉴定到种,以Kirby-Bauer法分析其对人畜常用10种抗生素的耐药性,碱裂解法小量制备各菌株质粒DNA做质粒谱分析.结果表明,埃希氏大肠杆菌为优势菌,占分离菌总数的96.3%.除分离自泉水的3株外,其它菌株都对3种及3种以上抗生素耐药,多重耐药率为98.1%.不同水体分离菌株对氧氟沙星、诺氟沙星、庆大霉素、丁胺卡那霉素、链霉素的耐药率有显著性差异(P<0.005).92株菌(56.8%)提取到大小为0.90～158.83kb、数量为1～6个的质粒,有81种质粒谱型.70株(43.2%)未提取到质粒的细菌中有67株为多重耐药.具有相同质粒谱型的菌株耐药谱都不相同.未发现质粒谱与抗生素耐药性间有明显相关性.图1表3参15     

双酚A促进粪肠球菌中信息素调控质粒pCF10介导的耐药基因接合转移

粪肠球菌是一种在自然水体中广泛存在的革兰氏阳性细菌。信息素调控质粒介导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。双酚A是一种内分泌干扰物,因其在工业中大量应用造成其在水环境中的广泛分布。本文以信息素调控质粒中比较有代表性的pCF10质粒作为研究对象,研究了双酚A对粪肠球菌中耐药基因接合转移的影响,证实了双酚A可以促进pCF10质粒介导的耐药基因接合转移,且这一结果同双酚A作用浓度和作用时间相关。双酚A影响耐药基因的扩散,是通过促进编码正调控信息素的ccfA基因表达实现的。本文旨在深入理解双酚A影响抗生素抗性基因扩散的环境行为,为耐药基因控制及双酚A环境效应的评估提供理论支持。     

群体感应信号分子存在下磺胺对大肠杆菌生长、突变及R388质粒接合转移的影响

抗生素的滥用使细菌耐药性问题日益突出,给许多疾病的预防与控制增加了难度。基因突变和质粒接合转移是细菌获得抗生素抗性基因的主要方式,许多研究围绕抗性基因来展开,但是关于群体感应对于抗性基因产生和传播的影响鲜有报道。本文以大肠杆菌(Escherichia coli)为模式生物,群体感应信号分子N-(β-酮己酰)-L-高丝氨酸内酯(3-oxo-C6-HSL,C6)和3种磺胺类抗生素(磺胺嘧啶、磺胺甲恶唑、磺胺氯哒嗪)为研究对象,测定了其对大肠杆菌生长效应、突变效应及接合转移效应的影响。结果表明:C6不影响磺胺对大肠杆菌的生长抑制率,但能够削弱磺胺对大肠杆菌突变的促进作用,并且能增强磺胺对大肠杆菌R388质粒接合转移的抑制作用。本文为从群体感应角度研究大肠杆菌耐药性的产生与传播提供新思路。     

水稻施用耐氨固氮菌的效应研究

定位试验表明：施用耐氨固氮菌能促进水稻根系对氮素的吸收，显著增加水稻产量．耐氨固氮菌具有固氮能力，但按现行的施用量则固氮水平不足３０ｋｇ／ｈｍ２．在施氮水平较高的情况下。施用耐氨固氮菌能增加土壤有机质、全氮和碱解氮含量．     

城市社区农贸市场空气微生物及抗生素抗性基因研究

社区农贸市场活禽交易区是城市重要的人畜交叉感染区域,区内高存量的微生物和抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)可通过粪便、冲洗水、空气等介质传播扩散。而空气介质中通过微生物气溶胶形式的传播途径,因其隐秘性、持久性的特点而对社区居民健康构成严重威胁。本文研究了深圳市某典型社区农贸市场内空气微生物及抗生素抗性基因。结果表明,活禽交易区可培养细菌浓度高达105CFU·m-3,远高于一般室内区域(103CFU·m-3),其中PM2.5精细颗粒物(0.65~3.3μm)中所含菌量占总菌量42%以上;活禽交易区空气介质中,抗生素抗性基因tet G、tet W、sul1和sul2检出率达70%以上,其绝对浓度在10~4~10~9copies·m-3之间;周边环境空气样品中,随着与活禽交易区距离的增加,空气微生物及抗生素抗性基因含量呈显著下降趋势。结果表明,农贸市场活禽交易区是微生物和抗生素抗性基因的一个重要储存库,活禽交易区空气会严重影响农贸市场及其外周边空气质量。     

不同酸碱条件下光合细菌的生长产氢特性

为了解光合细菌的产氢机理,对沼泽红假单胞光合产氢菌CQK-01在光生物平板反应器中进行序批次培养,以470 nm LED灯提供连续光照,葡萄糖为碳源底物,研究不同初始酸碱条件下产氢光合细菌的生长特性、产氢特性以及能量转化效率.结果表明,在弱碱性条件下最适宜产氢光合细菌的生长;在反应液为酸性条件下,光合细菌具有较高的产氢量、产氢速率和能量转化效率,然而产氢纯度随着初始pH值的增大而升高;在温度30℃、光照强度1 000lx、底物浓度75 mmol/L的实验条件下,光合细菌的最佳产氢pH值为7.0,实验中最大累积产氢量为8.0 mmol,最大产氢速率为3.39 mmol g-1(cell dry weight)h-1,产氢纯度高达70%,底物能量转化效率最大为1.98%,光能转化效率最大为7.7%.     

环境中抗药基因水平转移研究进展

抗药基因是一种新型环境污染物,一旦被致病菌获得,将导致抗生素的临床使用失效,从而危害公共健康。抗药基因可通过转移因子在细菌间传播,加剧抗药基因的扩散效应,提升了环境健康风险性,因此抗药基因水平转移受到了越来越多的关注。本文介绍了抗药基因水平转移的分子机制,总结了不同环境中各种抗药基因水平转移途径的研究现状,并对该领域将来的研究方向提出了展望,以期为环境中抗药基因的调查评估、污染控制及合理管理提供理论参考。