质粒-宿主网络揭示污水处理过程中持续存在的可移动元件

《Nature Communications》：Plasmid–Host Networks Reveal Persistent Mobile Elements Across Wastewater Treatment

　　

摘要

质粒驱动水平基因转移和抗微生物耐药性在水资源回收设施中的传播，然而其在复杂微生物群落中的原位动态仍缺乏深入表征。我们应用Hi-C宏基因组学来解析三个设施中进水、活性污泥和出水各阶段里质粒与宿主之间的关联。我们鉴定出944个质粒簇，呈现出设施特异性和阶段特异性的分布模式。质粒宿主范围从进水到出水逐渐缩小，表明处理过程选择性地限制了质粒-宿主关联。具有可检测移动性标记的持续性质粒簇显示出趋向于更广泛、模块化程度更低的宿主网络，而无检测标记的质粒簇则不呈现此趋势。基于Hi-C的抗生素耐药基因关联分析突出显示，伯克holderiaceae科和红环菌科是各设施中β-内酰胺类、四环素类和磺胺类耐药基因的主要宿主。这些发现表明，废水处理在缩小质粒宿主范围的同时，维持了占主导地位的质粒携带类群和适应性移动元件，为理解质粒在各处理系统中的持续存在提供了研究框架。