从喜马拉雅旱獭到黄腹鼠的新宿主拓展: Marmotae 大肠杆菌的全基因组特征及抗生素抗性表型研究

【字体: 时间:2025年05月29日 来源:Microbiology Spectrum 3.7

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  本文首次从贵州黄腹鼠(Berylmys bowersi)中分离到 Marmotae 大肠杆菌(Escherichia marmotae),通过 16S rRNA 序列、脉冲场凝胶电泳(PFGE)及全基因组测序(WGS)证实其分类地位,发现菌株携带 137 个毒力因子、5 类抗生素抗性机制,对青霉素等 4 类抗生素耐药,揭示其潜在人畜共患病风险及监测必要性。

  

研究背景与目的


Marmotae 大肠杆菌(E. marmotae)于 2015 年首次从喜马拉雅旱獭(Marmota himalayana)肠道内容物中分离,属肠杆菌科(Enterobacteriaceae)埃希氏菌属(Escherichia)。近年研究发现其可能引发人类疾病,且与大肠杆菌(E. coli)存在临床鉴别困难。黄腹鼠(Berylmys bowersi)作为贵州地区重要啮齿动物,尚未有该菌分离报道。本研究首次从黄腹鼠中分离 E. marmotae,并对其遗传特征、分子分型、生化特性及抗生素抗性进行系统分析。

材料与方法


菌株来源与分离


采用夜间夹捕法在贵州黎平县开展啮齿动物监测,捕获黄腹鼠后,无菌采集小肠及直肠标本,接种于血琼脂平板,分别在 28℃ 和 37℃ 需氧条件下培养 48 小时,挑选形态一致菌落纯化培养。

基因鉴定与分子分型


通过 PCR 扩增 16S rRNA 基因并测序,与 NCBI 数据库比对;利用脉冲场凝胶电泳(PFGE),以 XbaI 酶切基因组 DNA,分析菌株遗传相关性。

全基因组测序(WGS)


结合短读长(MGISEQ-2000RS)和长读长(Nanopore)测序技术,经数据预处理、混合组装及质量验证,获得高质量闭合基因组。

生物信息学分析


基于多个数据库(CARD、KEGG、VFDB 等)对基因组进行功能注释,分析毒力因子、抗生素抗性基因、代谢通路等;通过平均核苷酸同源性(ANI)和数字 DNA-DNA 杂交(dDDH)比较菌株与近缘种的基因组相似性。

生化特性与抗生素敏感性测试


利用 API 20E 试剂条及多种选择性培养基,分析菌株的生化反应特征;采用 Kirby-Bauer 纸片扩散法,检测对 35 种抗生素的敏感性。

结果


菌株鉴定与遗传分析


从黄腹鼠肠道分离到 4 株形态相似菌株(S2-2、S2-4、S2-5、S2-6),16S rRNA 序列与 E. marmotae 同源性 >99.5%,PFGE 显示菌株间遗传相似度 100%,与大肠杆菌 ATCC 25922 差异显著。

全基因组特征


代表菌株 S2-2 基因组大小为 5,037,959 bp,GC 含量 50.17%,含 92 个 tRNA、多拷贝 rRNA 基因。功能注释显示,菌株携带 137 个毒力因子,涉及毒素、黏附、分泌系统等;5 类抗生素抗性机制(外排泵、通透性降低等),覆盖 80 个抗性基因,对氟喹诺酮类、四环素类等多种抗生素耐药。

生化与耐药表型


菌株为革兰氏阴性短杆菌,无运动性,能发酵阿拉伯糖、葡萄糖等,不发酵蔗糖;对青霉素、红霉素、利福平、复方新诺明耐药,对 29 种抗生素敏感。

讨论与结论


本研究首次证实 E. marmotae 可感染黄腹鼠,拓展了该菌的宿主范围。菌株携带丰富毒力因子及耐药基因,且与大肠杆菌等近缘种存在遗传差异,提示其潜在人畜共患病风险及临床鉴别重要性。鉴于贵州部分地区有食用野生啮齿动物的习惯,需加强对该菌的监测,以评估其对公共卫生的威胁。研究为 E. marmotae 的生态分布、致病机制及耐药性传播提供了基础数据,但菌株的体内致病能力及质粒介导的耐药机制仍需进一步研究。

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