宏基因组研究垃圾渗滤液中的抗生素抗药性

文献信息

Zhao R, Feng J, Yin X, et al. Antibiotic resistome in landfill leachate from different cities of China deciphered by metagenomic analysis[J]. Water research, 2018, 134: 126-139.

宏基因组研究垃圾渗滤液中的抗生素抗药性

研究背景

使用基于HTS的宏基因组分析方法，对我国不同城市垃圾填埋场渗滤液中ARG的分布进行综合表征;利用网络分析确定环境因子、微生物群落与ARGs的关系以及ARGs与垃圾渗滤液中微生物类群的共生模式。

方法

采用基于高通量测序的宏基因组学，联合生物信息学方法对ARG和微生物群落进行分析。

研究结果

1. ARG类型和丰度

2. 
   

图1（a）24个样本（19个渗滤液样本，4个LTPAS样本和1个LTPADS样本）的ARG类型（每份16S rRNA基因的ARG的拷贝）的广谱定量分布图。（b）比较19个渗滤液样品中不同ARG的丰度。

2.ARG亚型和丰度

图2. 19份垃圾渗滤液样品中68个共有ARG的丰度(每份16S rRNA基因的ARG的拷贝)。大环内酯-林肯酰胺-链脲菌素。

3.垃圾渗滤液和其他样品中ARG分布的相似性分析

图3.NMDS（Bray-Curtis距离）图显示渗滤液，LTPAS，LTPADS和STPADS样品中ARGs组成的差异。

4.垃圾渗滤液与污水处理厂样品（STPADS）之间ARG谱的比较

图4.垃圾填埋场渗滤液和STPADS样本之间ARG丰度的比较。（a）总丰度;（b）ARG的丰度类型。

图5.（a）维恩图，显示垃圾渗滤液和STPADS之间共享和独特的ARG数量。（b）19个垃圾填埋场渗滤液（x轴）和16个STPADS（y轴）样本中每个ARG亚型的占用率 - 丰度图。每个ARG亚型由16S rRNA基因的每拷贝平均丰度超过10-4拷贝的ARG代表，绘制在占用丰度图中，以将该组属分成三个任意定义的类别。圆圈的大小与每个16S rRNA基因拷贝的10 -4至10-2拷贝ARG的相应ARG的平均丰度成比例。

5.ARG与环境因素、微生物群落组成的相关性

图6.基于ARG亚型丰度和同素异形体丰度( M2 0.367，P 0.001，999排列)的NMDS结果，对ARG与微生物群落的相关性进行procrustes分析。

图7.网络分析揭示ARG亚型和微生物分类群之间的共现模式。

结果总结

① 在中国12个城市的垃圾渗滤液中，检测到21个抗生素耐药基因（ARG）类型，526个亚型，其中68个亚型占所有样本中ARG丰度的73.4%-93.4%；② 含量最高的ARG有4个，sul1、sul2、aadA和bacA可作为ARG指标，通过线性函数对总丰度进行量化预测；③ 未检测到不同城市间存在明显的ARG区域分布模式；④ 污水处理厂厌氧污泥中90%的ARG亚型与渗滤液中的重叠；⑤ 微生物群落组成可能是垃圾渗滤液中ARG组成的决定因素，17个属可能是多重ARG的潜在宿主。