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满江红内生细菌的培养及其抗生素抗性基因的检测

陈坚 郑益平 陈彬 郑斯平 郑伟文

陈坚,郑益平,陈彬,等. 满江红内生细菌的培养及其抗生素抗性基因的检测 [J]. 福建农业学报,2021,36(6):706−712 doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2021.06.013
引用本文: 陈坚,郑益平,陈彬,等. 满江红内生细菌的培养及其抗生素抗性基因的检测 [J]. 福建农业学报,2021,36(6):706−712 doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2021.06.013
CHEN J, ZHENG Y P, CHEN B, et al. Culture and Antibiotic Resistance Genes of Endophytic Bacteria in Azolla [J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences,2021,36(6):706−712 doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2021.06.013
Citation: CHEN J, ZHENG Y P, CHEN B, et al. Culture and Antibiotic Resistance Genes of Endophytic Bacteria in Azolla [J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences,2021,36(6):706−712 doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2021.06.013

满江红内生细菌的培养及其抗生素抗性基因的检测

doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2021.06.013
基金项目: 福建省农业科学院项目(A2017-2);福建省科技计划引导性项目(2017N1001)
详细信息
    作者简介:

    陈坚(1965−)男,博士,研究员,研究方向:植物与微生物生化与分子生物学(E-mail:chenjian3@hotmail.com

    通讯作者:

    郑伟文(1942−),男,研究员,研究方向:满江红与蓝细菌共生的细胞与分子生物学研究(E-mail:bcfaas01@hotmail.com

  • 中图分类号: S 184;S 188

Culture and Antibiotic Resistance Genes of Endophytic Bacteria in Azolla

  • 摘要:   目的  水产养殖中广泛使用抗生素会导致抗生素抗性基因在水环境中的传播。水生植物满江红含有丰富的内生菌,建立满江红内生细菌群落及所含有的抗生素抗性基因的检测方法,可以为水环境中抗性基因的监测提供参考。  方法  用3种不同的培养基对小叶满江红的内生细菌进行培养并对培养物进行宏基因组测序及生物信息学分析。  结果  共得到高质量的序列数据量48.66 G,预测出54 180个基因(ORFs)。通过分类学信息数据库NR共注释出1712种微生物物种,在总门水平上属38个门,其中3种培养物中变形菌门(Proteobacteria)的物种丰度均占全部门类的99.14%以上。在总属水平,草螺菌属(Herbaspirillum)的丰度为91%左右,伯克霍尔德菌属(Burkholderia)可达1.2%左右。比对抗生素抗性基因数据库ARDB,3个样品共注释到10个与抗生素有关基因ARG,主要针对杆菌肽(bacitracin)和氯霉素(chloramphenicol)产生抗性。与综合抗生素抗性基因数据库 CARD进行比对,获得212抗生素相关基因ARO。按照抗性机制分类,其中对抗生素起直接作用的抗性类基因AR的丰度占88%以上;对抗生素有敏感作用的抗性基因AS的丰度均在7%左右;抗生素靶标类抗性基因AT占4%~6%。  结论  通过3种不同的培养基获得的满江红内生细菌的群落结构,抗生素抗性基因类型基本一致。
  • 表  1  满江红内生菌的培养基

    Table  1.   Culture media for endophytic bacteria of Azolla

    样本编号
    Sample
    培养基
    Medium
    培养基配方
    Formulation/(mg·L−1
    N Nickell 蔗糖 20000; KNO3 202; KCl 150;KH2PO4 136; Cu(NO32·4H2O 708; CaCl2 167;MgSO4·7H2O 246; MgCl2 96; H3BO3 0.1; MnSO4·4H2O 0.1; ZnSO4·4H2O 0.3; CuSO4·5H2O 0.1; Na2MoO4·2H2O 0.1; EDTA-Na2 370; FeSO4·7H2O 280;pH 6.5。
    R R2A 酵母膏 500;蛋白胨 500;酪蛋白水解物 500;葡萄糖 500;可溶性淀粉 500; 丙酮酸钠 300;K2HPO4 300;MgSO4 · 7H2O 50。pH 6.5。
    T TRN 胰蛋白胨 10000;NaCl 5000;pH 7.0。
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    表  2  宏基因组测序数据的统计

    Table  2.   Summary of metagenomic sequencing data

    样本
    Sample
    原始读长数
    Raw reads
    原始碱基数
    Raw bases
    质控读长数
    Clean reads
    质控碱基数
    Clean bases
    质控覆盖度
    Coverage of clean data/%
    N 110062874 16619493974 108759958 1641085523598.74
    T114872990173458214901138163541717688928599.03
    R10135333815304354038999100341507811176098.52
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    表  3  拼接片段与预测的功能基因数据的统计

    Table  3.   Summary of contigs and predicted genes

    样本
    Sample
    拼接片段数
    Contigs
    拼接片段碱基数
    Contigs’ bases/bp
    预测基因
    ORFs
    预测基因总长度
    Total length of ORFs/bp
    预测基因平均长度
    Average length of ORFs/bp
    N 13482 19400680 27163 16927256623.17
    T1711155100961520413741823903.83
    R376210455606118139163870775.74
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    表  4  不同样本的微生物在门与属分类水平上的物种丰度

    Table  4.   Microbial community abundance of cultured samples at phylum and genus levels      (单位:%)

    分类水平
    Taxonomic level
    物种名称
    Specific name
    RTN
    门 Phylum 变形菌门 Proteobacteria 99.36 99.33 99.14
    其余37门 0.64 0.67 0.86
    属 Genus 草螺菌属 Herbaspirillum 92.15 91.11 91.25
    伯克霍尔德菌属 Burkholderia 1.23 1.19 1.24
    其余710属 The other 710 genera 6.62 7.70 7.51
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    表  5  样本中抗生素抗性基因的类型与序列读长数

    Table  5.   Types and read amounts of ARGs in cultured samples

    基因类型
    Gene type
    抗生素类型
    Antibiotic
    RTN
    baca杆菌肽366484123635060
    bcra杆菌肽200
    bl2a_iii青霉素200
    ceob氯霉素281663017426246
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    表  6  不同样本中检测的ARO抗生素抗性基因的数量及在抗性机制类别水平的比例

    Table  6.   Amount and classified percentage of detected AROs in cultured samples          (单位:%)

    样本
    Sample
    ARO抗性
    基因数量
    No. of AROs
    在抗性机制类别水平的比例
    Percentage at the level of ARO Class
    直接抗性类
    Antibiotic
    resistance
    敏感抗性类
    Antibiotic
    sensitive
    靶向抗性类
    Antibiotic
    target
    R15488.297.334.37
    T16288.117.504.37
    N20188.717.124.15
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    表  7  不同样本中前10位ARO抗生素抗性基因的序列读长数

    Table  7.   Read amounts of top 10 AROs in cultured samples

    抗性基因 AROsRTN
    macB194258224126208220
    mdtB127482142556139274
    sav1866124974142704133410
    PmrB114658128638122986
    mexT114430124156120530
    PmrA94842105144102598
    adeH846669575091498
    evgS599987647879418
    mdtD708268428877766
    rosB565526787461222
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-03-09
  • 修回日期:  2021-04-27
  • 网络出版日期:  2021-06-06
  • 刊出日期:  2021-06-28

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