大肠杆菌中F类质粒的转移潜力因动物环境不同而异

《ISME Communications》：Transfer potential of F-like plasmids in Escherichia coli differs by animal environment

　　

摘要

质粒在将毒力和抗菌抗性基因传播至新的遗传背景中发挥着关键作用。转移操纵子（包含负责接合的基因）的遗传变异可能导致即使在亲缘关系密切的质粒之间也存在显著不同的转移潜力。然而，自然细菌种群中转移操纵子的遗传多样性究竟有多高尚不清楚。在此，我们通过搜索从三种与畜牧业相关的环境样本中分离的1200个大肠杆菌基因组中是否存在必需的接合基因，分析了肠杆菌科中一种临床重要的质粒家族——F样质粒的流行率和转移潜力。我们发现，在禽类相关细菌中，功能完整的F样转移操纵子的比例显著高于牛和猪相关细菌。这种差异在仅利用复制基因的存在来估算质粒流行率的方法中无法被捕捉到。如大肠杆菌的系统发育亲缘关系或抗菌抗性基因的存在等混杂因素无法解释转移潜力方面的这些显著差异。相反，禽类环境似乎会选择具有高转移潜力的质粒，因为该环境中每个分离株含有的接合性质粒类型也更多。虽然我们发现整体质粒频率存在环境特异性差异，但转移基因的存在/缺失模式在三种环境中相似。调控基因和排斥基因是这一模式的例外，提示存在环境特异性对转移速率的调控。这凸显了利用基因组数据揭示环境特异性质粒流行率和转移潜力差异的价值，并揭示了塑造这些环境中水平基因转移的选择压力。