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抗生素耐药基因（ARGs）在 “同一健康” 领域扩散威胁显著，植物促生（PGP）细菌虽具农业价值，却可能携带 ARGs。本研究对 14 株菜豆根瘤内生 KoSC 菌株全基因组测序，发现其含 PGP 及抗逆基因，但 71% 为多重耐药（MDR），且具毒力因子，提示需关注生物肥料环境风险。
抗生素耐药性正成为全球公共卫生与生态安全的重大挑战，尤其在 “同一健康”（One Health）框架下，耐药基因（ARGs）在人类、动物、环境间的跨介质传播已引发广泛担忧。植物促生细菌（PGP）虽能通过固氮、产植物激素、溶磷等机制提升作物产量，但其携带的 ARGs 可能通过水平转移扩散至土壤微生物群落，进而威胁生态系统和人类健康。然而，目前针对豆科植物根瘤内生 PGP 细菌的耐药性研究仍显不足，尤其是产酸克雷伯菌复合体（Klebsiella oxytoca species complex, KoSC）这类兼具促生潜力与临床相关性的微生物类群，其基因组特征与风险评估亟待深入解析。
为填补这一研究空白，埃及尼罗大学（Nile University）与农业研究中心（Agricultural Research Center）的研究团队开展了相关研究。研究成果发表在《BMC Microbiology》，为理解 KoSC 菌株的双重属性及生物肥料的安全应用提供了关键数据。
研究主要采用以下技术方法：
- 全基因组测序（WGS）：对 14 株来自菜豆根瘤的 KoSC 菌株（包括 5 株格氏克雷伯菌 K. grimontii、5 株密歇根克雷伯菌 K. michiganensis、4 株巴斯德克雷伯菌 K. pasteurii）进行测序，获取基因组数据。
- 比较基因组与系统发育分析：结合公共数据库中的 151 株 KoSC 基因组，构建系统发育树，解析菌株间的遗传关系。
- 泛基因组与功能基因注释：鉴定核心基因与辅助基因，分析 PGP 相关基因（如固氮 nif 基因、吲哚乙酸 IAA 合成基因、溶磷基因）及抗逆基因。
- 抗生素耐药性与毒力因子分析：通过表型药敏实验与基因组预测，检测 ARGs 分布及毒力基因（VF）谱。
- 移动遗传元件（MGEs）检测：分析质粒与插入序列，评估 ARGs 传播潜力。
研究结果
1. 基因组特征与系统发育
- 物种分类与序列类型（ST）：通过平均核苷酸一致性（ANI）和数字化 DNA-DNA 杂交（dDDH），确认 14 株菌分属 3 个种，鉴定出 5 种序列类型，其中 ST-542、ST-569、ST-629 为新发现类型。系统发育树显示，菌株聚类主要依据 ST 而非分离来源，提示不同生境菌株间存在遗传交流。
- 基因组可塑性：泛基因组分析显示，14 株菌共有 4,400 个核心基因，同时存在大量菌株特异性基因，主要与代谢和环境适应相关。
2. 植物促生与抗逆机制
- PGP 功能基因：所有菌株均携带完整的固氮基因簇（nifABDEFHJKLMNQSTUVWXYZ），具备 IAA 合成的多条路径（如通过 amiE、ipdC、tnaA 基因），并含有丰富的溶磷基因（如 gcd、ppx、phoB/R/U）和铁载体合成基因（如 ent、fep operon）。
- 抗逆能力：多数菌株可耐受 3-4% NaCl 及 42℃高温，相关基因包括钾钠转运蛋白（KdpABCDEF、NhaB）、渗透保护剂合成基因（betABIT、ostAB）及热休克蛋白基因（clpAPSX、htpGQX）。
3. 抗生素耐药性与毒力特征
- 多重耐药表型：71%（10/14）菌株为多重耐药（MDR），对青霉素类、头孢菌素类等抗生素耐药，携带 29 种 ARGs，主要通过外排泵（如 AcrAB-TolC）和 β- 内酰胺酶（blaOXY）介导耐药。
- 毒力因子谱：所有菌株均含黏附因子（如 fim、mrk operon）、铁摄取系统（如 yersiniabactin、enterobactin）及分泌系统基因（T6SS-I/II/III），部分菌株携带与人类感染相关的毒力基因（如 K. michiganensis 的 exeFGJ 基因）。
4. 移动遗传元件与耐药传播风险
- 检测到 IncF 家族质粒（如 IncFII、IncFIB）及 IS3/IS110 家族插入序列，虽未直接携带 ARGs，但可能通过捕获外源基因促进耐药性扩散。
结论与讨论
本研究首次系统解析了豆科根瘤内生 KoSC 菌株的基因组特征，揭示其在促进植物生长的同时，作为 ARGs 和毒力因子储存库的潜在风险。关键结论包括：
- 促生能力与生态价值：KoSC 菌株通过多途径促进植物营养吸收与抗逆性，具备生物肥料开发潜力。
- 耐药性与健康风险：高比例 MDR 菌株及保守毒力基因的存在，提示其可能通过食物链或环境接触威胁公共卫生，尤其需警惕 ST-27 等临床相关序列类型的环境传播。
- 生物安全启示：未来生物肥料研发需整合基因组筛选，优先选用无 MDR 且毒力因子少的菌株，并加强对农田生态系统中 ARGs 的监测。
该研究为 “同一健康” 框架下微生物组安全评估提供了范例，强调在利用 PGP 细菌提升农业可持续性的同时，必须重视其潜在的耐药性传播风险，为制定生物肥料安全标准奠定了科学基础。
