关于从南非西北省的小反刍动物和粪便中分离出的志贺菌属的基因组研究

《Applied Microbiology and Biotechnology》：Genomic insights into Shigella species isolated from small ruminants and manure in the North West Province, South Africa

本研究通过全基因组测序和比较基因组学，分析了南非波切夫斯特罗姆地区小牲畜粪便中分离的志贺氏菌属（Shigella）的抗生素耐药模式和基因组特征。发现S. flexneri携带最多耐药基因mdf(A)，而S. boydii具有四环素、磺胺类等额外耐药基因。毒力基因方面，S. flexneri的毒力基因更丰富，包括菌毛组装和分泌系统基因。研究揭示了在牲畜环境中志贺氏菌的耐药性和基因组多样性，强调了One Health监测的重要性。

　　本研究探讨了南非北开普省波特斯弗鲁姆地区小型反刍动物和粪便样本中分离的志贺氏菌属（*Shigella*）的抗生素耐药模式及基因组特征。通过全基因组测序技术，研究分析了从反刍动物粪便中分离的*Shigella flexneri*菌株以及从绵羊粪便中分离的*Shigella boydii*菌株的耐药基因组特征。同时，研究采用比较基因组学方法，对GenBank中已有的261株*Shigella flexneri*进行了分析，涵盖了本研究中测序的菌株，重点研究了菌株的血清型、抗生素耐药基因（ARGs）以及质粒复制子类型。研究发现，*S. flexneri*菌株无法被归类为已知的序列型，这提示可能存在新的或未被充分描述的菌株类型。而*Shigella boydii*菌株R7-1A则被归类为序列型202（ST202）。在南非的250株*Shigella flexneri*中，血清型2A是最常见的，占96%。此外，*S. flexneri*菌株中检测到*mdf(A)*耐药基因，该基因在99%的261株菌株中被发现，包括质粒复制子类型*ColRNAI_1*（99%）和*IncFII_1*（98%）。尽管*Shigella*的两个物种共享一个核心的耐药决定因子，主要涉及β-内酰胺类抗生素（如*ampC1*、*ampC*、*ampH*）、大环内酯类抗生素（如*mphB*）、多粘菌素（如*eptA*、*pmrF*）、多药外排泵（如AcrAB-TolC、Mdt、Emr、Kpn家族）以及调控系统（如*marA*、*hns*、*crp*、*baeRS*、*evgAS*、*cpxA*、*gadX*、*gadW*），但*Shigella boydii*还具有额外的耐药基因，包括四环素（*tet(A)*）、苯并咪唑类（*floR*）、磺胺类（*sul2*）和氨基糖苷类（*APH(3’’)-Ib*、*APH(6)-Id*）的耐药基因，以及*acrEF*外排泵的组分（*acrE*、*acrF*）。相比之下，*S. flexneri*则携带与多粘菌素耐药（*ugd*）和调控功能（*sdiA*、*gadW*）相关的独特基因，这些基因在*Shigella boydii*中未发现。这些发现突显了志贺氏菌在与畜牧业相关的环境中具有显著的基因组多样性和抗微生物耐药潜力。此外，*S. boydii*还凸显了在农业和环境传播路径中出现多药耐药菌株的潜在风险。

### 研究背景与意义

志贺氏菌是全球范围内引起胃肠道感染的重要病原体，特别是在发展中国家，它对儿童的发病率和死亡率产生了重大影响。志贺氏菌属包括四个物种：*S. flexneri*、*S. dysenteriae*、*S. boydii*和*S. sonnei*。其中，*S. flexneri*是发展中国家中最常见的致病菌，它能够通过关键的毒力因子，如生物膜形成、III型分泌系统（T3SS）和肌动蛋白聚合，侵入宿主肠上皮细胞，引发炎症和组织损伤。这种细菌的毒力增强依赖于其触发细胞凋亡的能力，从而削弱宿主的免疫反应。此外，志贺氏菌的毒力因子如生物膜形成、宿主细胞侵入和酸耐受性，均受到环二鸟苷酸（cyclic di-GMP）信号通路的调控。III型分泌系统在致病过程中起着核心作用，通过将细菌效应蛋白注入宿主细胞，实现对宿主细胞骨架的操控和免疫逃逸。一旦进入结肠上皮，志贺氏菌通过自转运蛋白*IcsA*诱导肌动蛋白组装，促进细菌的运动和细胞间传播。最近的基因组研究揭示了志贺氏菌进一步利用移动遗传元件（MGEs）来逃避免疫反应，包括分泌E3连接酶抑制剂，以干扰关键的信号通路。令人担忧的是，这些毒力策略与日益增加的抗生素耐药性相结合，对公共卫生构成了严重威胁，尤其是对一线抗生素如氨苄西林和三甲氧苄氨嘧啶-磺胺甲恶唑以及四环素的耐药性。这种耐药性通常通过获取耐药基因，这些基因常存在于质粒或整合性遗传元件中。因此，理解志贺氏菌的遗传多样性、血清型分布以及抗生素耐药机制对于指导治疗策略和减轻志贺氏菌感染的全球负担至关重要。

### 材料与方法

本研究中使用的三种志贺氏菌菌株是从北开普省波特斯弗鲁姆校区北瓦尔大学微生物生物库中随机选取的，属于一个更广泛的针对小型牲畜中肠道病原体的监测计划。这些菌株来源于在Matlwang和Ventersdorp社区进行的常规现场监测中收集的羊和山羊的粪便以及动物粪便样本。菌株最初保存在含有15%无菌甘油的营养肉汤中，并在?80°C条件下储存。在进行研究前，菌株被在XLD琼脂上培养，并在37°C下孵育24小时。

为了鉴定这些菌株，研究使用了SensiTitre系统，这是一种用于识别革兰氏阴性细菌的系统。菌株首先在营养琼脂上培养过夜，然后用无菌生理盐水（0.85% NaCl）制成悬浮液，其浊度与0.5 McFarland标准相当。随后，悬浮液被分配到含有特定生化底物的SensiTitre鉴定板中，并按照制造商的说明进行孵育。孵育后，结果通过视觉读取或自动阅读器进行解读，并记录如颜色变化和气体生成等生化反应，将其与SensiTitre数据库进行比对以确定物种。

为了提取基因组DNA，研究使用了ZymoBIOMICS DNA提取试剂盒，按照制造商的说明进行。DNA浓度和纯度通过NanoDrop Lite 1000分光光度计进行测定，而全基因组测序（WGS）则使用荧光分析法通过Qubit 2.0荧光计进行定量。最终，DNA在?80°C下保存，以备进一步分析。

为了进行分子特征分析，研究使用了针对*Shigella*的*rpfB*基因的特异性引物进行PCR扩增。引物为*rpfB-F-TCTCAATAATAGGGAACACAGC*和*rpfB-R-CATAAATCACCAGCAAGGTT*，扩增的片段长度为537 bp。PCR反应体系包括12.5 μL的2X DreamTaq Green Master Mix、8.5 μL的RNase-无核酸酶水、1 μL的每个引物（10 μM）和2 μL的模板DNA。扩增条件为：94°C预变性4分钟，32个循环的变性（94°C 45秒）、退火（56°C 1分钟）和延伸（72°C 40秒），最后以72°C 10分钟进行最终延伸。标准参考菌株（如*S. flexneri* ATCC? 12022）作为阳性对照，而无DNA模板（无核酸酶水）则作为阴性对照。

抗生素耐药性分析采用Kirby-Bauer圆盘扩散法，使用 Mueller-Hinton Agar（MHA）平板进行。纯化后的志贺氏菌菌株用于检测其耐药性。测试的抗生素包括：环丙沙星（CIP，5 μg）、氨苄西林（AMP，10 μg）、卡那霉素（K，30 μg）、萘啶酸（NA，30 μg）、头孢唑林（KZ，30 μg）、厄他培南（ETP，10 μg）、美罗培南（MEM，10 μg）、多利培南（DOR，10 μg）和亚胺培南（IPM，10 μg）。根据CLSI指南，MHA平板在37°C下孵育24小时。孵育后，菌株被归类为耐药（R）、中间耐药（I）或敏感（S），根据细菌生长抑制区的大小。如果菌株对至少三个不同抗生素类别表现出非敏感性，则被定义为多药耐药（MDR）。

全基因组测序使用了BGI MGISEQ-2000平台，采用配对末端150 bp测序技术。研究选择了两株来自动物粪便的*S. flexneri*菌株和一株来自绵羊粪便的*S. boydii*菌株进行测序，作为进一步基因组分析的代表菌株。测序后，使用FastQC软件对序列读取进行质量评估，并使用Trimmomatic v0.39去除适配序列和低质量碱基，采用减少窗口方法确保平均质量得分。配对末端读取通过MEGAHIT v1.2.9进行组装，同时使用CheckM v1.2.0检测污染成分。基因组注释使用Prokka v1.14.6进行，而基因组组装模式则通过QUAST v.2.3进行评估。此外，使用MLST（多基因序列分型）分析来识别测序的基因组，并利用ABRicate管道检测志贺氏菌基因组中的抗生素耐药基因和毒力基因。耐药基因识别使用ResFinder数据库和CARD数据库，毒力基因识别使用VFDB数据库，质粒复制子识别使用PlasmidFinder数据库，而质粒特征则使用MOB-suite和Proksee进行分析。移动遗传元件的识别则使用mobileOG-db数据库。所有数据库均采用最低身份（–minid 70）和覆盖度（–mincov 70）要求。为了进行比较基因组学分析，研究使用ResFinder数据库对261株*S. flexneri*菌株的耐药基因进行分析。血清型分析使用ShigEiFinder v 1.3.0进行。Chiplot用于可视化耐药基因和毒力基因的存在和缺失情况。

在进行泛基因组分析和全基因组单核苷酸多态性（SNP）分析时，研究分析了261个基因组，包括从GenBank中获取的公开基因组和本研究中测序的两个新基因组。研究仅包括了从南非获得的组装基因组，总计261个菌株。其中，两个基因组来自动物粪便，257个来自人类粪便、人类直肠拭子和人类血液培养。所有基因组均使用Prokka v1.14进行注释。通过配对BLASTp进行相似性搜索，并使用Markov聚类算法（MCL）识别同源基因簇。泛基因组簇被分类为核心基因（100%的基因组中存在）、软核心基因（≥95%的基因组中存在）、壳基因（15–95%的基因组中存在）和云基因（<15%的基因组中存在）。核心基因组对齐使用SNP-sites v2.5.1提取SNP，并使用Gubbins v2.4.1检测和去除重组事件。最大似然法构建了系统发育树，使用IQ-TREE v1.6.10。泛基因组存在/缺失矩阵使用RStudio中的heatmap包进行可视化，以生成基因分布的热图。

### 研究结果

研究通过SensiTitre系统和PCR扩增*rpfB*基因，确认了这三个菌株均为志贺氏菌属。其中，来自小型反刍动物粪便的两个菌株被鉴定为*S. flexneri*，而来自绵羊粪便的一个菌株被鉴定为*S. boydii*。根据抗生素耐药性测试结果，仅*S. boydii*菌株R7-1A被归类为多药耐药（MDR）。而*S. flexneri*菌株SH253和SH254对氨苄西林表现出耐药性。使用CARD数据库分析显示，这些菌株携带β-内酰胺类耐药基因（如*ampC1*、*ampC*、*ampH*）、大环内酯类耐药基因（如*mphB*）、多粘菌素耐药基因（如*eptA*、*pmrF*、*ugd*）以及巴卡特霉素耐药基因（*bacA*）。同时，研究检测到了多个外排系统相关的基因，包括*AcrAB-TolC*、*Mdt*、*Emr*、*Kpn*家族，以及相关基因（如*msbA*、*yojI*、*mdfA*）和调控基因（如*marA*、*sdiA*、*evgA/S*、*cpxA*、*gadX/W*、*crp*、*baeR/S*、*kdpE*、*hns*）。相比之下，*S. boydii*菌株R7-1A通过ResFinder数据库检测出对11种抗生素耐药，因此被归类为MDR。然而，CARD数据库分析显示该菌株具有多样化的耐药基因组，包括四环素耐药基因*tet(A)*、苯并咪唑类耐药基因*floR*、磺胺类耐药基因*sul2*、大环内酯类耐药基因*mphB*、氨基糖苷类耐药基因*APH(3’’)-Ib*和*APH(6)-Id*，以及β-内酰胺酶基因*bla*TEM-150、*ampC1*、*ampC*、*ampH*。此外，研究还检测到了多个多药外排系统和相关调控基因，如*eptA*、*pmrF*、*arcA*、*arcB-tolC*、*arcE*、*arcF*、*mdtA*、*mdtB*、*mdtC*、*mdtJ*、*emrA*、*emrB*、*mdfA*、*kpnE*、*kpnF*，以及全球调控因子（如*marA*、*hns*、*crp*、*baeRS*、*evgA*、*evgS*、*cpxA*、*gadX*）。值得注意的是，*S. flexneri*菌株携带*ugd*（与多粘菌素耐药相关）、*sdiA*（与群体感应和调控相关）和*gadW*（与酸耐药调控相关）等基因，而这些基因在*S. boydii*中未被发现。相反，*S. boydii*菌株R7-1A携带了*tet(A)*（四环素耐药）、*floR*（苯并咪唑类耐药）、*sul2*（磺胺类耐药）、*APH(3’’)-Ib*和*APH(6)-Id*（氨基糖苷类耐药）、*bla*TEM-150（β-内酰胺酶）以及*acrE/acrF*（*acrEF*多药外排泵的组分）。这两个物种共享一个核心的耐药决定因子，主要涉及β-内酰胺类、大环内酯类、多粘菌素、多药外排泵和调控系统。然而，*S. boydii*具有额外的耐药基因，使其对四环素、苯并咪唑类、磺胺类和氨基糖苷类抗生素具有耐药性。而*S. flexneri*则携带与多粘菌素耐药和调控功能相关的独特基因，这些基因在*S. boydii*中未被发现。

基因组特征和组装质量分析显示，*S. flexneri*菌株SH253和SH254的基因组大小分别为4.83 Mb和5.1 Mb，GC含量分别为50.5%和51%。相比之下，*S. boydii*菌株R7-1A的基因组大小为4.63 Mb，GC含量为50.89%。组装统计显示，SH253具有最高的连续性，其基因组由最少的contigs（n=88）组成，最长的单个contig为702,832 bp。而SH254和R7-1A的组装则较为碎片化，分别为675和798个contigs。这两株菌株的最长contig分别为542,888 bp和206,269 bp。所有菌株中，注释的tRNA数量在81到92之间，进一步强调了这些志贺氏菌菌株之间的基因组差异。编码序列（CDS）的数量在4.3到5.3之间，其中SH254具有最高的CDS数量（5,311），其次是R7-1A（4,796），而SH253的CDS数量稍低（4,652）。值得注意的是，这两个菌株均携带许多移动遗传元件（MGEs），这些元件能够通过水平基因转移和基因组重排来传播耐药性。MGEs包括插入序列、转座子、整合子和质粒相关基因。此外，MLST分析未能将*S. flexneri*菌株归类为任何已知的序列型，表明存在新的或未被充分描述的菌株类型。而*S. boydii*菌株R7-1A被成功归类为ST202。

毒力因子分析显示，*S. flexneri*菌株携带了50个毒力基因，包括与菌毛组装相关的基因（如*fimA*、*fimB*、*fimC*、*fimD*、*fimE*、*fimF*、*fimG*、*fimH*、*fimI*、*csgB*、*csgD*、*csgF*、*csgG*、*ykgK/ecpR*、*yagZ/ecpA*、*yagY/ecpB*、*yagX/ecpC*、*yagW/ecpD*、*yagV/ecpE*），外膜完整性相关基因（如*ompA*），II型分泌系统组分（如*gspC*、*gspD*、*gspE*、*gspF*、*gspG*、*gspH*、*gspI*、*gspJ*、*gspK*、*gspL*、*gspM*），铁获取机制相关基因（如*entA*、*entB*、*entC*、*entD*、*entE*、*entF*、*entS*、*fepA*、*fepB*、*fepC*、*fepD*、*fepG*、*fes*），以及效应蛋白调控/分泌相关基因（如*espX1*、*espX4*、*espX5*、*espR1*、*espL1*）。相比之下，*S. boydii*菌株R7-1A仅携带25个毒力基因，包括铁获取和铁载体运输相关基因（如*entA*、*entB*、*entC*、*entD*、*entE*、*entF*、*entS*、*fepA*、*fepB*、*fepC*、*fepD*、*fepG*、*fes*），菌毛组装相关基因（如*csgB*、*csgD*、*csgF*、*csgG*），外膜和结构完整性相关基因（如*ompA*和*fdeC*），以及效应蛋白和宿主相互作用相关基因（如*espX1*、*espX4*、*espX5*、*espR1*、*espR4*、*espL1*）。这些毒力因子的差异反映了这两个物种在致病能力和环境适应策略上的不同。

质粒遗传特征分析进一步区分了这两种志贺氏菌。*S. flexneri*菌株携带了三个共同的质粒（AA169、AA304和AD448），这些质粒中没有耐药基因（ARGs）。然而，基于注释，质粒AA304表现出高密度的移动遗传元件（MGEs），包括整合/切除基因（n=10）、复制/重组/修复基因（n=2）、稳定性/转移/防御基因（n=1）和转移基因（n=3）。这些MGEs表明该质粒在选择压力下可能具备获取和传播耐药元件的能力。这一发现与全球研究一致，即MGEs如插入序列和整合子在志贺氏菌中通过水平基因转移传播扩展谱β-内酰胺酶（ESBL）基因和质粒介导的喹诺酮耐药基因起着核心作用。*S. flexneri*菌株携带的质粒复制子类型为*IncFIA_1*和*IncFIB(AP001918)_1*，这些是*Enterobacteriaceae*中常见的共轭质粒。在南非，*IncF*复制子类型已被鉴定为临床和环境来源的多药耐药*Enterobacteriaceae*的常见质粒类型，这表明监测这些复制子对于志贺氏菌的耐药性研究具有重要意义。此外，*S. boydii*菌株R7-1A携带了三个质粒，包括AB180和AD312，这些质粒编码了ARGs（如*tet(A)*和*floR*），分别赋予其对四环素和氯霉素的耐药性。这些质粒还携带了多种MGEs，包括*IncFIA(HI1)*、*IncR*和*ColRNAI*复制子类型，这可能表明它们具有水平基因转移和在细菌群体中稳定维持的潜力。然而，进一步的功能验证仍需进行以确认这些质粒在环境或临床条件下的移动性和持久性。这些发现与全球趋势一致，即尽管*Shigella boydii*曾被认为毒性较低，但它在近年来被越来越多地识别为多药耐药的基因库。

有趣的是，尽管质粒AA169和AD448缺乏可识别的复制子和ARGs，但它们仍表现出高密度的MGEs，包括插入序列和转座酶。这些质粒虽然目前不携带耐药决定因子，但其结构特征表明它们具备潜在的水平基因转移能力。富含MGEs的质粒可能作为基因组支架，为未来ARGs的获取和传播做好准备，特别是在选择压力或高质粒交换率的微生物群落中。因此，有必要不仅仅基于ARGs内容，还要考虑质粒的结构特征，以理解其在长期耐药传播中的作用。

全基因组单核苷酸多态性（SNP）分析将SH253和SH254置于一个紧密相关的进化分支中，这表明这两个菌株在基因组上具有高度相似性。它们与南非其他公开的*S. flexneri*菌株相比，形成一个独特的进化分支，表明它们可能代表了一个特定的亚分支，具有特定的耐药性和毒力特征。此外，这两个菌株均未被归类为任何已知的血清型，这是261个*S. flexneri*基因组中罕见的（<2%）。全基因组SNP系统发育学为追踪志贺氏菌的传播动态和进化轨迹提供了高分辨率的区分能力，这在临床和环境背景下尤为重要。SH253和SH254的特殊位置表明，尽管它们属于更广泛的*S. flexneri*进化分支，但可能代表了一个适应特定环境或宿主的亚分支。这一发现与以往研究一致，即*S. flexneri*菌株常常形成地理或流行病学上不同的进化分支，反映了区域适应或克隆扩张。SH253和SH254在更广泛的*S. flexneri*进化分支中形成特定的进化分支，支持了它们在南非环境中可能代表独特亚分支的假设。类似模式在其他基因组研究中也被观察到，其中*S. flexneri*菌株在特定地区形成有支持的系统发育集群，通常与共享的抗生素耐药性特征或毒力因子有关。SH253和SH254在更广泛的*S. flexneri*菌株中的系统发育独特性进一步强调了*S. flexneri*群体内的基因组多样性，并突显了在南非等地区进行局部监测以识别新兴或未被描述的亚分支的重要性。这些发现强调了在“一个健康”框架下整合基因组流行病学的重要性，特别是在志贺氏菌仍然是腹泻主要病因的地区。

### 讨论

本研究首次对南非北开普省小型反刍动物粪便和粪便中分离的志贺氏菌进行了全面的基因组监测，揭示了其耐药基因组、毒力基因组和种群结构的独特特征。研究发现，尽管*S. flexneri*和*S. boydii*在基因组上共享一些核心的耐药决定因子，如β-内酰胺类抗生素（如*ampC1*、*ampC*、*ampH*）、大环内酯类抗生素（如*mphB*）、多粘菌素（如*eptA*、*pmrF*）、巴卡特霉素（*bacA*）以及多药外排泵（如AcrAB-TolC、Mdt、Emr、Kpn家族），但*S. boydii*还具有额外的耐药基因，包括四环素（*tet(A)*）、苯并咪唑类（*floR*）、磺胺类（*sul2*）和氨基糖苷类（*APH(3’’)-Ib*、*APH(6)-Id*）的耐药基因，以及*acrEF*外排泵的组分（*acrE*、*acrF*）。这种耐药性的差异反映了两种志贺氏菌在致病能力和环境适应策略上的不同。

在毒力因子方面，*S. flexneri*菌株表现出比*S. boydii*菌株更高的毒力基因含量。*S. flexneri*菌株携带了50个毒力基因，包括完整的菌毛组装基因，这有助于其附着宿主细胞并形成生物膜。这些基因表明*S. flexneri*菌株具备强大的表面附着和定植能力，这是感染启动的关键。此外，*S. flexneri*菌株携带了编码外膜蛋白的基因，这些蛋白对于维持结构完整性和与宿主环境的相互作用至关重要。检测到完整的II型分泌系统（T2SS）基因组表明这些菌株具备分泌酶和毒素的能力，以促进其在宿主内的入侵和生存。同时，*S. flexneri*菌株中的多个铁获取基因突显了其在铁限制宿主环境中增强生长和持久性的能力。此外，效应蛋白基因的存在表明这些菌株具备一套完善的分子工具，以在感染过程中调控宿主细胞功能。

相比之下，*S. boydii*菌株R7-1A表现出明显的毒力基因组，检测到25个毒力基因。尽管该菌株与*S. flexneri*共享核心的铁获取和铁载体运输基因，但其菌毛组装基因仅限于*csg*操纵子基因，缺乏*S. flexneri*中发现的额外*fim*操纵子基因。这种毒力基因含量的差异反映了两种志贺氏菌在致病能力和环境适应策略上的不同。有趣的是，尽管两种菌株都携带了外膜蛋白基因*ompA*，但*S. boydii*还携带了额外的*fdeC*基因，这可能有助于膜稳定或宿主相互作用。此外，*S. boydii*菌株携带的效应蛋白基因数量较少，与*S. flexneri*菌株存在显著重叠，表明它们共享了一些宿主相互作用的机制。然而，这些毒力基因减少的生物学意义仍需进一步研究。*S. flexneri*中较高的毒力基因数量与其在临床环境中与严重感染和爆发的已知关联相一致。另一方面，*S. boydii*中较少的毒力基因可能与其较低的临床影响和较少的感染关联有关。然而，其携带的多种抗生素耐药基因表明其在多药耐药菌株传播中的潜在重要性。这些观察结果强调了对不同志贺氏菌毒力特征进行持续基因组监测的必要性，以更好地理解其在公共卫生中的作用，特别是在动物相关环境中。

本研究的局限性在于测序的菌株数量较少（n=3），这限制了研究结果的普遍性和对志贺氏菌种群中更广泛基因组多样性的理解。此外，研究仅使用短读长测序技术，这限制了对完整质粒结构和移动遗传元件的解析能力。这种局限性对于理解水平基因转移和抗生素耐药性的传播至关重要。未来的研究应利用长读长测序技术，如牛津纳米孔技术和PacBio技术，以实现质粒的全面重建和移动遗传元件的详细分析。此外，对假定蛋白的功能进行功能特征分析，特别是那些与毒力和耐药性相关的蛋白，将有助于深入了解其生物学功能。扩大采样范围，涵盖多样化的地理区域、宿主种类和农业系统，将有助于提高流行病学监测的全面性，并为在“一个健康”框架下制定针对性干预策略提供支持。

### 结论

本研究首次对南非北开普省小型反刍动物粪便和粪便中分离的*S. flexneri*和*S. boydii*进行了基因组特征分析，揭示了它们在抗生素耐药性、毒力和质粒特征上的显著差异。*S. flexneri*菌株携带了β-内酰胺类、大环内酯类、多粘菌素和巴卡特霉素的耐药决定因子，而*S. boydii*菌株则携带了更广泛的耐药基因，包括四环素、苯并咪唑类、磺胺类和氨基糖苷类抗生素的耐药基因，并被归类为多药耐药。两种菌株均具备多种多药外排系统，但它们的质粒复制子类型是物种特异性的。毒力基因含量方面，*S. flexneri*表现出显著的毒力基因组，特别是菌毛组装和II型分泌系统的完整基因组。通过比较基因组学分析，南非的*S. flexneri*菌株被放置在一个独特的进化分支中，其血清型特征和耐药基因与质粒的分布与其他本地菌株存在显著差异。这些发现突显了与畜牧业相关的志贺氏菌作为临床相关耐药性和毒力决定因子潜在基因库的重要性，强调了在“一个健康”框架下整合基因组监测的必要性。