豬場(chǎng)抗生素抗性基因傳播研究?生物氣溶膠核酸提取案例

應(yīng)用場(chǎng)景：豬場(chǎng)生物氣溶膠核酸提取

?研? 究? 背? 景?

背景介紹

抗生素在全球畜牧業(yè)中廣泛使用，畜禽糞便中存在大量的抗生素抗性基因（ARGs），傳播到環(huán)境中，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人類健康構(gòu)成了威脅，但很少有研究關(guān)注空氣傳播的ARGs在養(yǎng)豬場(chǎng)中的分布情況。如豬場(chǎng)中糞便對(duì)其室內(nèi)空氣質(zhì)量的影響作用，不同季節(jié)(冬季和夏季)時(shí)各種環(huán)境變化(如溫度、速度、相對(duì)濕度和顆粒)對(duì)豬場(chǎng)空氣中ARGs傳播的影響，以及空氣ARGs的主要傳播途徑均不清楚，本研究調(diào)查了規(guī)模化養(yǎng)豬場(chǎng)在冬季和夏季時(shí)空氣和糞便樣本的抗生素抗性基因(ARGs)、移動(dòng)遺傳元件(MGEs，包括質(zhì)粒、轉(zhuǎn)座子、整合子和噬菌體等)和細(xì)菌群落的變化。

?研? 究? 過(guò)? 程?

樣品收集及DNA提取

空氣樣本：空氣總懸浮微粒(TSP)采樣器，玻璃微纖維濾膜，連續(xù)收集6小時(shí)，夏季樣本SA，冬季樣本W(wǎng)A。收集后將濾膜切成小塊，并進(jìn)行超聲處理，之后采用? MP Bio公司的FastDNA Spin Kit For Soil(貨號(hào)：116560200)進(jìn)行DNA提取。

糞便樣本：收集后同樣用FastDNA Spin Kit For Soil(貨號(hào)：116560200)進(jìn)行DNA提取夏季樣本SF，冬季樣本W(wǎng)F。

空氣和糞便中ARGs和MGEs的變化

使用qRCR方法對(duì)一些目標(biāo)ARGs/MGEs進(jìn)行定量，比較空氣中ARGs和MGEs濃度發(fā)現(xiàn)冬季高于夏季；比較糞便樣本中ARGs和MGEs豐度發(fā)現(xiàn)冬季高于夏季，而高豐度MGEs(Is613)可以增強(qiáng)ARGs在空氣環(huán)境中的傳播。

冬季和夏季（a）空氣和（b）糞便中ARGs和MEGs豐度變化

空氣和糞便中的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的變化

對(duì)微生物采用高通量16S測(cè)序，得到冬季和夏季空氣和糞便樣本中的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)。門水平上，厚壁菌門占主要地位（≥51.2%）；屬水平上，Clostridium、Streptococcus是所有樣品中的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌。

冬季空氣和糞便中門水平微生物群落組成

夏季空氣和糞便中門水平微生物群落組成

冬季和夏季空氣和糞便中屬水平微生物群落組成

ARGs和細(xì)菌群落之間的關(guān)系

對(duì)相對(duì)豐度高于2%的屬進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)：冬季，排在前11位的5個(gè)屬(包括Lactobacillus、Prevotella、Prevotella、Blautia和Muribaculaceae)與ARGs /MGEs顯著相關(guān)(p < 0.05)；夏季則有3個(gè)屬顯著相關(guān)。這表明這些屬可能對(duì)生物氣溶膠中ARGs的分布有顯著影響。Prevotellaceae和Ochrobactrum與ARGs特別是四環(huán)素耐藥基因之間具有較強(qiáng)的顯著相關(guān)性，提示它們可能是這些ARGs在空氣樣本中的宿主。

?(左)?冬季?(右)夏季

與環(huán)境變量之間的關(guān)系

?研? 究?總? 結(jié)??

生物氣溶膠是豬場(chǎng)抗生素耐藥性傳播不可或缺的途徑，其抗生素抗性基因(ARGs)和移動(dòng)遺傳元件(MGEs，包括質(zhì)粒、轉(zhuǎn)座子、整合子和噬菌體等)含量非常豐富多樣。環(huán)境因素對(duì)ARGs和MGEs傳播具有影響。冬季豬舍由于需要保溫，風(fēng)速低，豬舍內(nèi)ARGs和MGEs積累，濃度高于夏季。而夏季豬舍增加通風(fēng)，雖然會(huì)導(dǎo)致ARGs和MGEs濃度下降，但是會(huì)有向豬舍外擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)。溫度與ARGs/MGEs和宿主細(xì)菌群落呈正相關(guān)，這是因?yàn)楫?dāng)溫度降低時(shí)，不利于細(xì)菌的增殖和擴(kuò)散。相對(duì)濕度與宿主細(xì)菌呈負(fù)相關(guān)，這是因?yàn)楦逺H(>80%)可以降低空氣中總需氧細(xì)菌的濃度。而PM2.5與空氣中大部分ARGs/MGEs在夏季呈正相關(guān)，冬季呈負(fù)相關(guān)。這可能是受顆粒大小的影響，冬季顆粒大于夏季，而較大顆?？赡芎杏卸?、有害物質(zhì),可以抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)。

澤平科技 MP Bio拳頭產(chǎn)品FastDNA Spin Kit For Soil(貨號(hào)：116560200)以從土壤、灰泥等復(fù)雜環(huán)境樣本中高效提取全部微生物的總DNA。與MP Bio?FastPrep-24TM?5G研磨儀和裂解介質(zhì)E同時(shí)使用可在40秒內(nèi)快速裂解難處理樣本，例如真菌孢子、內(nèi)生孢子、革蘭氏陰性菌和酵母等。釋放出來(lái)的DNA 經(jīng)過(guò)硅膠基質(zhì)離心純化，得到的DNA可以直接進(jìn)行下游PCR反應(yīng)、限制性內(nèi)切酶消化、電泳和其他下游實(shí)驗(yàn)應(yīng)用。

產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

適用于不同類型的土壤樣本以及各種困難樣本。

試劑盒不含有害有機(jī)試劑。

DNA產(chǎn)量高、純度高。

高效去除腐殖酸和RCR抑制劑。