中国农业大学食品学院郑浩团队揭示我国蜜蜂肠道耐药组分布规律及传播机制

2022年5月3日，食品学院郑浩课题组（zhenghaolab.com）在生物学领域顶级期刊《微生物组》（Microbiome）发表文章“Geographical resistome profiling in the honeybee microbiome reveals resistance gene transfer conferred by mobilizable plasmids”。该研究通过分析不同地区东、西方蜜蜂肠道菌群，对我国境内蜜蜂肠道菌群中抗生素抗性基因的组成和多样性进行了全面调查，发现了蜜蜂肠道菌群作为耐药基因“蓄水池”和环境抗生素压力的潜在生物指示剂作用。对比耐药基因组成在不同地区及不同蜂种间的差异，解析了生存环境和饲养方式对肠道抗性组的影响。并且发现蜜蜂肠道菌能够通过质粒介导的水平转移，获得和传播抗生素抗性基因，可能促进蜜蜂肠道菌及环境之间耐药基因的传播和富集，可能对蜂群健康、生态环境以及人类健康造成威胁。

蜜蜂作为重要的传粉昆虫，在自然生态系统和农作物的植物授粉中发挥着基础性作用，连接着生态环境与人类食物链。在离蜂巢约3公里范围内的授粉过程中，蜜蜂与环境及环境微生物相互作用。环境耐药菌和相关的抗生素抗性基因（ARGs）可能在环境细菌和肠道细菌之间转移。东方蜜蜂（Apis cerana）和西方蜜蜂（Apis mellifera）是我国养殖数量最多的两种蜜蜂，中华蜜蜂是我国特有的东方蜜蜂种群，其肠道耐药基因组成尚不明确。更重要的是，中华蜜蜂主要采取传统的养蜂方法，蜂群保持半自然状态和相对独立，使其较少受到人工驯化蜂群的影响，是探究不同地区蜜蜂肠道菌群中抗生素抗性基因组成的地域分布的良好模型。

该研究中，研究人员利用Megares抗性基因数据库分析了蜜蜂肠道样品的宏基因组。其中测序数据的样本包括来自全国14个省市的94份中蜂肠道样本和来自吉林省的32份西蜂肠道样本。在蜜蜂肠道菌群中研究者发现了大量不同种类的抗生素抗性基因，且不同蜂种耐药基因组成及丰度具有显著差异，不同地区中蜂肠道菌群中抗生素抗性基因组成及丰度也具有不同程度的差异。

值得注意的是，strA和sul2基因在蜜蜂肠道中广泛存在，这些基因共同形成了与IncQ质粒高度同源的基因片段，可能是由于外源IncQ质粒片段整合到蜜蜂肠道菌基因组上造成的。并且，在移动基因mobABC和复制相关基因repABC区域出现大片段删除，这与课题组前期工作中发现的“卫星质粒”机制相呼应 （Zhang et al. 2019 Nat Commun）。

该研究首次证明了蜜蜂肠道菌富集和传播抗生素抗性基因的能力，同时提出了蜜蜂可作为新型模式动物，用于研究肠道微生物中抗生素抗性基因的传播与进化机制。中国农业大学食品学院博士生孙慧慧为论文第一作者，植物保护学院“昆虫多样性与基因组学”团队张雪、食品学院郑浩教授为共同通讯作者。该研究获得了中国农业大学人才培育发展支持计划、国家自然科学基金青年基金（32000346）及面上项目（32170495）的资助。

相关论文：

（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