中國農業大學食品學院鄭浩團隊揭示我國蜜蜂腸道耐藥組分布規律及傳播機制

2022年5月3日，食品學院鄭浩課題組（zhenghaolab.com）在生物學領域頂級期刊《微生物組》（Microbiome）發表文章“Geographical resistome profiling in the honeybee microbiome reveals resistance gene transfer conferred by mobilizable plasmids”。該研究通過分析不同地區東、西方蜜蜂腸道菌群，對我國境內蜜蜂腸道菌群中抗生素抗性基因的組成和多樣性進行了全面調查，發現了蜜蜂腸道菌群作為耐藥基因“蓄水池”和環境抗生素壓力的潛在生物指示劑作用。對比耐藥基因組成在不同地區及不同蜂種間的差異，解析了生存環境和飼養方式對腸道抗性組的影響。并且發現蜜蜂腸道菌能夠通過質粒介導的水平轉移，獲得和傳播抗生素抗性基因，可能促進蜜蜂腸道菌及環境之間耐藥基因的傳播和富集，可能對蜂群健康、生態環境以及人類健康造成威脅。

蜜蜂作為重要的傳粉昆蟲，在自然生態系統和農作物的植物授粉中發揮著基礎性作用，連接著生態環境與人類食物鏈。在離蜂巢約3公里范圍內的授粉過程中，蜜蜂與環境及環境微生物相互作用。環境耐藥菌和相關的抗生素抗性基因（ARGs）可能在環境細菌和腸道細菌之間轉移。東方蜜蜂（Apis cerana）和西方蜜蜂（Apis mellifera）是我國養殖數量最多的兩種蜜蜂，中華蜜蜂是我國特有的東方蜜蜂種群，其腸道耐藥基因組成尚不明確。更重要的是，中華蜜蜂主要采取傳統的養蜂方法，蜂群保持半自然狀態和相對獨立，使其較少受到人工馴化蜂群的影響，是探究不同地區蜜蜂腸道菌群中抗生素抗性基因組成的地域分布的良好模型。

該研究中，研究人員利用Megares抗性基因數據庫分析了蜜蜂腸道樣品的宏基因組。其中測序數據的樣本包括來自全國14個省市的94份中蜂腸道樣本和來自吉林省的32份西蜂腸道樣本。在蜜蜂腸道菌群中研究者發現了大量不同種類的抗生素抗性基因，且不同蜂種耐藥基因組成及豐度具有顯著差異，不同地區中蜂腸道菌群中抗生素抗性基因組成及豐度也具有不同程度的差異。

值得注意的是，strA和sul2基因在蜜蜂腸道中廣泛存在，這些基因共同形成了與IncQ質粒高度同源的基因片段，可能是由于外源IncQ質粒片段整合到蜜蜂腸道菌基因組上造成的。并且，在移動基因mobABC和復制相關基因repABC區域出現大片段刪除，這與課題組前期工作中發現的“衛星質粒”機制相呼應 （Zhang et al. 2019 Nat Commun）。

該研究首次證明了蜜蜂腸道菌富集和傳播抗生素抗性基因的能力，同時提出了蜜蜂可作為新型模式動物，用于研究腸道微生物中抗生素抗性基因的傳播與進化機制。中國農業大學食品學院博士生孫慧慧為論文第一作者，植物保護學院“昆蟲多樣性與基因組學”團隊張雪、食品學院鄭浩教授為共同通訊作者。該研究獲得了中國農業大學人才培育發展支持計劃、國家自然科學基金青年基金（32000346）及面上項目（32170495）的資助。

相關論文：

（1） Xue Zhang et al. Evolution of satellite plasmids can prolong the maintenance of newly acquired accessory genes in bacteria. Nat Commun. 2019

（2） Huihui Sun et al. Geographical resistome profiling in the honeybee microbiome reveals resistance gene transfer conferred by mobilizable plasmids. Microbiome. 2022