Environment International：養殖魚類的糞便會增加海底沉積物中抗生素抗性基因的富集

抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes，ARGs)，可使細菌具有抗生素抵抗能力，這類基因不僅可以在細菌與細菌之間發生水平基因轉移，並且隨著人類活動的快速擴張，在自然生態系統中傳播富集的範圍也越來越廣泛。

由於ARGs的富集導致人類的健康風險與日俱增。海水水產養殖一般在近岸區域，水產養殖區域海水及海底沉積物中ARGs的富集與養殖行為相關，研究其相關性和變化有助於研究水產養殖業對環境帶來的影響。

本文章中利用超高通量qPCR技術，分析了水產養殖環境中ARGs和魚腸道基因特徵。

論文 ID

名稱：The Resistome of Farmed Fish Feces Contributes to the Enrichment of Antibiotic Resistance Genes in Sediments below Baltic Sea Fish Farms

譯名：在波羅的海魚類養殖地區，養殖魚類的糞便會增加海底沉積物中抗生素抗性基因的富集

發表期刊：Frontiers in Microbiology

IF：4.019

發表時間：2017年

實驗設計

材料選擇：

2014年9月芬蘭北波羅的海2個養殖場的虹鱒和歐洲白魚

養殖場情況：

每年產出虹鱒和歐洲白魚50噸左右，使用開放籠箱養殖系統，籠箱直徑20m，深度5m

取樣條件：

平均深度7.5m(±1.3m)，平均水溫14.2℃(±0.85℃)

樣本設計：

在網箱中隨機挑選20條健康魚，按照種類、大小和養殖時間分為4組：小虹鱒、大虹鱒、小歐洲白魚、大歐洲白魚，每組5條，取得每條魚的腸道內容物，另用棉棒取粘膜皮膚和腮絲

實驗設計：

1、腸道內容物作為生物學重複進行單獨分析，取得的粘膜皮膚和腮絲，每組內進行混合後分析

2、使用了364個引物，利用wafergen smartchip real-time PCR系統進行real-time PCR

3、檢出閾值設定為CT=27，使用16S作為內參，採用-2ΔCT法對基因進行相對定量，ΔCT= (CTdetected gene ?CT16S rRNA gene)

4、數據分析

圖1樣本選擇

圖2基因選擇

分析內容

1、基因定量分析

實驗共使用363對引物，檢出28個基因，其中IS1216、IS6和ISEcp1都是與轉座酶相關的基因，實驗檢測到樣本中基因IS1216的量最多。(圖3)

圖3基因相對丰度熱圖分析

2、tet基因和四環素抗性相關基因

tet基因(tetracycline resistance genes)是與四環素抗性相關的基因，檢測出的量也很高，tet基因和轉座酶(tnpAgenes)相關基因的相對丰度的相關性高[F(1,9)=22.3, p=0.001, R2=0.71]，表明在腸道內容物中轉座酶可能與tet基因的廣泛存在相關。(圖4)

3、各組基因相對丰度比較

通過統計基因數與基因相對丰度，發現MGE、細胞保護和防腐劑抵抗的相關基因的相對丰度差異不大，比藥物外排泵和抗生素失活相關基因相對丰度略高。(圖5)

最後統計出海底沉積物與養殖魚腸道內存在共有基因。(圖6)

圖5檢測到的基因數和基因相對丰度統計

圖6海底沉積物和養殖魚腸道共有基因

小結

》海底沉積物抗生素抗性基因富集與養殖業有關(可能與養殖魚的糞便中的細菌有關，也可能是由於抗生素在海底沉積物中的富集)

》作者使用Wafergen超高通量qPCR平台獲得基因的丰度數據，實驗設計思路清晰

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