论文部分内容阅读
反刍动物作为初级消费者,对于生态系统能量流动和物质循环具有至关重要的作用,而其瘤胃微生物也在这些作用中扮演着关键角色。反刍动物特别是家养反刍动物,其瘤胃微生物除了受人为使用抗生素直接影响外,还不可避免地与环境抗生素残留以及霉菌毒素等污染物相接触,从而损害有机体及生态系统安全。为了揭示二氟沙星(DIF)对反刍动物瘤胃微生物结构、碳水化合物酶(CAZy)类的影响规律,同时研究DIF、头孢喹肟(CEF)和黄曲霉毒素B1(AFB1)3种外源性因子对瘤胃微生物抗生素抗性基因(ARGs)种类、机制等的作用特点,选取15头42月龄、健康、发育良好的公牦牛,随机分5组。Cef组和Dif组分别根据说明书推荐剂量按体重计算,灌服CEF1 mg·kg-1和DIF1 ml·kg-1;E1组和E2组分别按采食量投喂AFB120μg·kg-1和60μg·kg-1;C组为对照组。采集瘤胃液,提取DNA,进行宏基因组测序及生物信息学分析。结果显示:(1)测序获得原始数据共185.3G,质量控制后为74.2G。数据平均质量值波动很小,碱基质量很稳定。共获得909634554条reads,组装了9171462个contigs,预测到11933585个ORF。(2)在门水平上,DIF使拟杆菌门、变形菌门等相对丰度下降,而厚壁菌门、广古菌门等丰度增加。在属水平上,DIF使普雷沃菌属、拟杆菌属等相对丰度下降,而金黄杆菌属、链球菌属等丰度增加;(3)CAZy中,DIF使CBM17、CBM25等丰度上调(P<0.01或P<0.05);而GH53、CE8、CE13、CBM21、CBM26及对接蛋白等下调(P<0.01或P<0.05);(4)在ARGs基因种类上,CEF使tet W基因丰度增加(P<0.05),DIF使tet Q丰度增加(P<0.05);(5)在ARGs抗性类型上,CEF使四环素类和头孢菌素类抗性基因丰度增加(P<0.05),DIF使四环素类和氨基香豆素类丰度增加(P<0.05),20μg·kg-1的AFB1使氨基香豆素和青霉烯类丰度增加(P<0.05),60μg·kg-1的AFB1使青霉烯类、头孢菌素类等9类抗性基因丰度增多(P<0.05);(6)在ARGs抗性机制类型中,CEF使四环素抗性核糖体保护蛋白丰度增加(P<0.05),DIF使Erm基因23S核糖体RNA甲基转移酶和四环素抗性核糖体保护蛋白丰度增加(P<0.05),60μg·kg-1的AFB1使ATP结合盒超家族等3种抗性机制相关基因的丰度增加(P<0.05);(7)3种因子均显著增加四环素类ARGs宿主的种类。结论,DIF不同程度改变瘤胃微生物各优势门、属的相对丰度,抑制部分有益菌的作用;还改变CAZy中部分家族基因丰度,影响瘤胃微生物对淀粉、果胶的降解作用,进而影响其对饲料的的降解效率。不仅CEF和DIF使部分ARGs的种类、抗性类型以及耐药机制相关酶等的丰度升高,增加瘤胃微生物的耐药性,而且AFB1也具有类似作用,且高剂量AFB1对抗性类型的影响范围较抗生素大。这3种因子还导致携带四环素类ARGs宿主微生物的种类数量增加,从而强化横向转移机制,加快ARGs传播,增强微生物对四环素类的耐药性。