******TITLE:**D****eciphering the mobility and bacterial hosts of antibiotic resistancegenes under antibiotic selection pressure by metagenomic assemblyand binning approaches****
译名：通过宏基因组组装和装箱方法解读抗生素选择压力下抗生素耐药性基因的迁移率和细菌宿主
期刊：ScienceDirect
发表日期：2020/11/01
下载链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S004313542030854X?via%3Dihub
一、文章亮点
1.宏基因组组装揭示了ARGs 的多样性和共同选择。
2.在抗生素选择压力下，位于质粒上的ARG 比位于染色体上的比例更高。
3.抗生素选择压力增加了ARG 组合的发生频率和多样性。
4.ARGs 和MGEs 的高共现频率揭示了ARGs 在抗生素选择压力下的高迁移潜力。
5.抗生素选择压力下的代表性细菌群落。
6.ARG 宿主是多样化的，并表现出明显的多重抗性模式以及特定的宿主关联抗性模式。
二、研究进展
抗生素耐药性是一个日益严重的全球健康威胁，耐药性的发展速度远快于新抗生素的发明和发现速度（Lewis，2013 年）。环境中抗生素水平升高会导致选择压力，从而导致抗生素抗性基因 (ARG) 和抗生素抗性细菌 (ARB) 的出现和传播 (Wellington et al., 2013)。ARGs 通常位于移动遗传元件 (MGEs) 上，例如质粒、整合和结合元件 (ICE)、转座子和整合子，它们是能够在 DNA 分子内部或之间移动并在细菌细胞之间转移（Partridge 等人，2018 年）。这些 MGE 在促进 ARGs 的水平基因转移 (HGT) 方面发挥着至关重要的作用，从而促进多抗生素耐药性的发展和细菌对抗生素选择压力的适应 (Gillings, 2017; Partridge et al., 2018)。因此，为了更好地了解和控制 ARG 在高浓度抗生素环境中的传播，必须阐明与 MGE 相关的 ARG。传统上，研究 ARGs 在抗生素存在下的迁移性的努力主要集中在基于培养的特定病原菌的分离上（Leungtongkam 等人，2018 年；Pan 等人，2019 年）。尽管许多使用网络分析和宏基因组组装的研究揭示了 ARGs 在不同环境中的共存模式（Ma et al., 2016; Zhao et al., 2018; Chen et al., 2019a），但关于ARG 组合的多样性、抗生素压力下耐药性的共选择效应以及抗生素如何影响 ARG 的动态和遗传位置，我们知之甚少。
在这项研究中，我们使用宏基因组组装和分箱方法来破译和比较 ARGs 的流行及其在处理抗生素生产废水的活性污泥 (AS) 反应器中的潜在迁移率和宿主。
研究结果揭示了ARGs 的多样性和共同选择，在抗生素选择压力下，位于质粒上的 ARG 比位于染色体上的比例更高，抗生素选择压力增加了 ARG 组合的发生频率和多样性；ARGs 和MGEs 的高共现频率揭示了ARGs 在抗生素选择压力下的高迁移潜力，回收的MAG 揭示了抗生素选择压力下的代表性细菌群落，并且揭示了ARG 宿主的多样化的，并表现出明显的多重抗性模式以及特定的宿主关联抗性模式。
这项全面的独立于培养的研究可以增强我们对高抗生素选择压力下ARGs 的移动性和宿主的理解，并为抗生素耐药性的风险评估和管理提供重要的见解。
** 三、结果**
图1 样本中 ARG 的丰度。 (a) 每个样本中不同 ARG 类型的组成和丰度。(b) 不同处理（不包括 SAS）中 ARGs 总丰度的比较。
图2 ACCs的遗传位置。(a) 位于质粒和染色体上的 ACC 比例的比较。(b) 位于质粒、染色体和未分类序列上的不同 ARG 类型的比例。
图3.ARGs 的代表性组合。(a) 仅在 SMZ 处理中分布的多个 ARG 的代表性组合。(b) str A 和 str B 基因簇与其他 ARGs 或 MGEs 在不同抗生素治疗中的不同排列。
图4 (a).不同处理（不包括SAS）中ARGs与MGEs共存的丰度比例比较。(b) 在所有样本的不同位置识别出具有 MGE with ACC 的比例。(c).ARGs 和 MGEs 的代表性排列位于潜在的共轭或可移动质粒上。带有红色虚线框的基因是在其他样本中也检测到的核心基因组合
图5 MAG 的质量评估、相对丰度和分类分配。(a)估计的 689 个回收 MAG 的完整性和污染性。(b).不同处理间回收MAGs的总相对丰度比较。(c)从不同处理中恢复的门水平微生物群落的组成和相对丰度。
图6 119 个携带 ARG 的 MAG与所有样本中携带的 ARG 之间的映射关系。
图7 热图揭示了每种处理中 ARGs 细菌宿主的相对丰度。
END