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为探究圈养大熊猫肠道菌群中大肠杆菌（E. coli）耐药性及毒力特征，研究人员对 22 株分离株开展全基因组测序（WGS），结合多序列分型（MLST/cgMLST）及抗菌药物敏感性试验（AST）。发现 ST48 和 ST212 为优势序列类型，携带 88 种毒力基因及 78 种耐药基因，提示需加强耐药监测以保障大熊猫健康。
大熊猫作为我国特有的珍稀濒危物种，其健康状况一直备受关注。然而，细菌感染是圈养大熊猫面临的重要威胁之一，而抗生素的广泛使用又引发了耐药性问题。耐药性不仅降低了治疗效果，还可能通过菌群传播对环境和公共卫生构成风险。因此，深入了解圈养大熊猫肠道内大肠杆菌的耐药性和毒力特征，对于优化抗生素使用、保障大熊猫健康以及防范公共卫生风险具有重要意义。
为了应对上述问题，东北林业大学与中国大熊猫保护研究中心都江堰基地的研究人员合作，开展了圈养大熊猫源大肠杆菌的全基因组分析研究。研究团队从 22 只圈养大熊猫的粪便中分离出 22 株大肠杆菌，并对这些菌株进行了全面的基因组学和耐药性分析，相关研究成果发表在《Acta Veterinaria Scandinavica》。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先，通过无菌操作采集大熊猫粪便样本，从样本中分离和纯化大肠杆菌菌株，并利用 16S rRNA 基因测序进行菌种鉴定。然后，对分离得到的大肠杆菌进行全基因组测序（WGS），获取基因组数据后，运用多序列分型（MLST）和核心基因组多序列分型（cgMLST）技术分析菌株的序列类型和遗传进化关系。同时，通过核心基因组单核苷酸多态性（SNP）分析构建系统发育树，以明确菌株间的遗传关联。此外，还利用抗菌药物敏感性试验（AST）检测了菌株对抗生素的耐药性，并结合基因组分析筛选耐药基因和毒力基因。
序列类型与遗传进化分析
通过 MLST 分析发现，22 株大肠杆菌共呈现 15 种不同的序列类型（ST），其中 ST48（5 株，占 22.7%）和 ST212（4 株，占 18.2%）为优势序列类型。进一步利用 cgMLST 对优势序列类型进行分析，结果显示 ST48 包含多个核心基因组序列类型（cgST），这些 cgST 分布在不同的进化分支上，表明 ST48 内部存在较高的遗传多样性；而所有 ST212 菌株均属于同一 cgST，说明其遗传背景较为保守。核心基因组 SNP 系统发育树分析表明，具有相似血清型和 ST 的菌株聚为一簇，其中部分菌株与来自其他大熊猫的致病性大肠杆菌菌株（如 AMSHJX04）聚为一支，提示这些菌株可能具有潜在致病性。
毒力基因分布特征
研究共检测到 88 种毒力基因，平均每株菌携带 52 个毒力基因。这些毒力基因广泛分布于各菌株中，主要包括参与铁获取系统的 yagZ/Y 基因、与菌毛相关的 fimA/H 基因以及 II 型分泌系统相关的 gspM/K 基因等。毒力基因存在 / 缺失矩阵分析显示，大多数菌株的毒力基因谱较为相似，其中 fimH（编码菌毛黏附蛋白）、fepA（参与铁摄取和外膜形成）和 entA（与肠毒素产生相关）等基因在菌株中普遍存在，表明这些基因可能在大肠杆菌的黏附、免疫逃避和铁摄取等致病过程中发挥重要作用。
耐药性分析
抗菌药物敏感性试验结果显示，59.1% 的菌株对环丙沙星耐药，18.2% 对诺氟沙星耐药，13.6% 对四环素耐药，但所有菌株对庆大霉素和阿米卡星均敏感。基因组分析共鉴定出 78 种耐药基因和点突变，主要包括外排泵相关基因（如 acrB/D、emrA/B）和四环素相关突变（如 emrK/Y）。氟喹诺酮类耐药基因的高流行率与环丙沙星的高耐药率一致，提示环丙沙星在兽医临床中的频繁使用可能是导致该类耐药基因传播的重要原因。
血清型与质粒分析
在 22 株大肠杆菌中鉴定出 20 种不同的血清型，其中 O18/O18ac:H49 为最常见血清型，占 18.18%。O18 血清型与肠外致病性大肠杆菌（ExPEC）相关，具有较高的致病潜力。质粒复制子分型显示，p0111 型质粒（占 22.7%）最为常见，此外还检测到 Col156、IncY、IncFIB (H89-PhagePlasmid) 等 11 种其他类型的质粒，这些质粒可能携带耐药基因和毒力基因，促进基因在菌株间的水平传播。
研究结论表明，圈养大熊猫肠道菌群中存在多种抗生素耐药基因和毒力基因，大肠杆菌的遗传多样性较高，且部分菌株与致病性大肠杆菌具有遗传相似性，提示存在耐药基因传播和潜在致病风险。优势序列类型 ST48 和 ST212 的广泛分布以及氟喹诺酮类耐药基因的高流行率，凸显了圈养环境中抗生素使用可能带来的选择压力。此外，O18 血清型的高检出率和 ExPEC 相关特征，进一步强调了对圈养大熊猫进行细菌监测的必要性。
该研究通过全基因组分析，系统揭示了圈养大熊猫源大肠杆菌的耐药性和毒力特征，为大熊猫的健康管理和抗生素合理使用提供了科学依据。研究结果不仅有助于优化圈养大熊猫的疾病防控策略，降低耐药性传播风险，还为野生动物耐药性监测及公共卫生风险评估提供了重要参考。未来需要进一步加强对圈养大熊猫的细菌耐药性动态监测，深入研究耐药基因的传播机制，以制定更有效的耐药性防控措施，保障大熊猫种群健康及生态环境安全。
