副猪嗜血杆菌携带耐药基因的可移动遗传元件分析

来源 :河南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kyunlong
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副猪嗜血杆菌病是由副猪嗜血杆菌(Glaesserella parasuis)引起的以猪纤维性多浆膜炎、胸膜炎、关节炎和脑膜炎为特征的疾病。抗菌药物治疗是防治该病的有效手段。随着抗菌药物的不合理使用,常用抗菌药物对G.parasuis的敏感性降低。耐药基因的表达赋予了菌株不同药物的抗性,而耐药基因的传播促进了耐药性的传播。作为耐药基因传播的载体,可移动遗传元件(质粒、转座子、整合子以及整合性接合元件)对耐药性的传播具有重要的作用。本研究通过211株分离株的药敏试验和耐药基因的检测有助于筛选潜在的可移动遗传元件;对流行于G.parasuis中携带耐药基因的质粒、转座子和整合性接合元件特点分析,为耐药基因的传播机制研究奠定了基础;通过血清型鉴定和MLST分析,阐述了菌株的遗传进化关系,为临床建立耐药性数据库提供依据,为防治该菌耐药性的传播提供参考指导。采用微量肉汤稀释法,测定了15种抗菌药物对211株分离株的MIC,结果表明:选用的抗菌药物中土霉素、阿莫西林、链霉素、泰乐菌素和复方磺胺-6-甲氧嘧啶的MIC90具有较高水平的药物浓度,分别为64、16、128、16和32μg/m L;通过Illumina Hi Seq X Ten平台对211株分离株进行二代全基因组测序,利用CGE服务器中的Res Finder数据库分析耐药基因,在所有分离株中检测到17种耐药基因,其中tet(B)、bla Rob-1、str A和sul2最为流行,检出率分别为13.7%、9.5%、9.0%和9.0%,此外,在G.parasuis中发现新的β-内酰胺酶亚型Bla Rob-3,而与Bla Rob-1相比,Bla Rob-3在16位和17位增添了两个氨基酸:亮氨酸(L)和苏氨酸(T)。生物信息学分析表明:211株分离株中17株携带耐药质粒,携带率为8.1%;首次对G.parasuis耐药质粒进行分类,分为I型(mob C、mob A和ori V)、II型(mob C-like、mob A-like、orf5和rep)、III型(mob C、mob A/L和rep)和IV型(仅仅包含rep),其中,I质粒的携带率为2.8%(6/211),II型质粒的携带率为1.9%(4/211),IV型质粒的携带率为4.3%(9/211),而III型质粒在本研究中未被检出。四种质粒都不能进行接合转移,但可通过转化进行种内以及跨种属的传播。在分离株中,有8株携带包含lnu(C)基因的MTn Sag1转座子,但是这些转座子均不能进行自我转移。首次发现MTn Sag1可以插入到血清7型G.parasuis染色体上。通过对本文以及NCBI数据库中66株携带MTn Sag1转座子的lnu(C)基因的氨基酸序列进行比对,发现该基因有8种变体存在:lnu(CI)-lnu(CVIII),其中lnu(CIII)最为流行,而本研究8株分离株的lnu(C)基因属于lnu(CIII)和lnu(CV)。通过Illumina Nextseq 500和Oxford Nanopore Technologies Min ION平台对ICE携带株YHP170504、EHP1804、YHP1818、GHP1808、GHP1807以及YHP1815六株分离菌进行了三代全基因组测序。首次在G.parasuis中发现了携带七种耐药基因[bla Rob-3、tet(B)、aph A1、str A和str B、aac(6)’-Ie-aph(2’)-Ia和sul2]整合性接合元件ICEHpa1以及五个携带不同耐药基因的ICEHpa1变异体,并鉴定了一套完整的复制与IV型分泌系统。此外,首次在G.parasuis中发现了两个新型插入序列ISGpa1和ISGpa2。通过PCR方法,对211株分离菌进行了血清型的测定以及MLST分析。血清型分析表明:血清4、5/12、13型最为流行,分别为30.8%、20.9%以及13.3%,有8株分离菌不能够进行血清型分型(3.8%),而血清3型、6型以及9型未被检出。MLST分型表明:211株分离菌均可以进行ST分型,但ST型分布较为分散,分布在96个ST型中,其中ST176、ST449以及ST489最为流行,均为9株;其次为ST280和ST519,均为6株,而其他ST型多为1-5株。此外,本研究发现了30个新的等位基因以及鉴定了67种新的ST型。综上所述,本研究通过全基因组测序及生物信息学分析,解析了211株G.parasuis中耐药基因的流行状况与分布规律,阐述了四种耐药质粒的分子特点,发现插入血清7型G.parasuis染色体的MTn Sag1转座子,并首次在G.parasuis中鉴定了新型整合性接合元件ICEHpa1以及五个携带不同耐药基因的ICEHpa1变异体,从而揭示了不同抗性基因在G.parasuis中的传播机制。
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