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全球海洋抗生素抗性基因及其表达图谱
Water Research ( IF 11.4 ) Pub Date : 2023-08-14 , DOI: 10.1016/j.watres.2023.120488 Nuohan Xu 1 , Danyan Qiu 1 , Zhenyan Zhang 1 , Yan Wang 1 , Bingfeng Chen 1 , Qi Zhang 1 , Tingzhang Wang 2 , Wenjie Hong 2 , Ning-Yi Zhou 3 , Josep Penuelas 4 , Michael Gillings 5 , Yong-Guan Zhu 6 , Haifeng Qian 1
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更新日期:2023-08-19
Water Research ( IF 11.4 ) Pub Date : 2023-08-14 , DOI: 10.1016/j.watres.2023.120488 Nuohan Xu 1 , Danyan Qiu 1 , Zhenyan Zhang 1 , Yan Wang 1 , Bingfeng Chen 1 , Qi Zhang 1 , Tingzhang Wang 2 , Wenjie Hong 2 , Ning-Yi Zhou 3 , Josep Penuelas 4 , Michael Gillings 5 , Yong-Guan Zhu 6 , Haifeng Qian 1
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海洋是全球抗生素抗性细菌和抗生素抗性基因(ARG)的储存库。然而,人们对 ARGs 响应环境因素的特征和表达知之甚少。我们分析了 347 个宏基因组和 182 个宏转录组,以确定 ARG 在海洋中的分布、宿主和表达。我们的研究发现,ARG 的多样性和丰度随纬度和深度的不同而变化。核心海洋抗性组主要赋予糖肽和多药耐药性。该抗性基因组的宿主主要限于核心海洋微生物组,对 ARG 的水平转移存在系统发育障碍,物种内的转移比物种间的转移更为频繁。所鉴定的海洋 ARG 中有 65% 得到表达。超过 90% 的高风险 ARG 更有可能表达。人类活动可能通过改变硝酸盐和磷酸盐浓度以及海洋温度来影响 ARG 的表达。机器学习模型预测,到 2100 年,超过 97% 的海洋 ARG 将改变表达。高风险 ARG 将转移到低纬度和人类活动频繁的地区,例如太平洋和大西洋。某些 ARG 在抗生素耐药性中发挥双重作用,并可能参与元素循环以及其他未知功能。如果不全面了解 ARG 表达的功能,确定 ARG 表达的变化是否有益于生态系统和人类健康是一项挑战。我们的研究确定了海洋中的核心抗性组,并量化了 ARG 的表达,以制定全球变化下的未来控制策略。
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