强力霉素胁迫下敏感型和耐药型大肠埃希氏菌的适应性差异及其代谢基础

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:JackCF1
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兽用抗生素的广泛使用导致环境中抗生素的残留和微生物的耐药性,因此值得关注环境中兽用抗生素残留对共存的抗生素敏感菌和耐药菌的影响及机制。基于此,本文研究了强力霉素胁迫下敏感型和耐药型大肠埃希氏菌在共培养时的适应性差异,并通过比较两者的代谢性能解释其机制,为科学评估兽用抗生素及其耐药菌的环境效应提供参考。以大肠埃希氏菌K12为研究对象,选取第0代敏感型和经强力霉素梯度浓度传代驯化的第38代耐药型,交叉导入绿色荧光蛋白标记质粒p UC19-EGFP和红色荧光蛋白标记质粒p UC19-m Cherry,构建不同荧光蛋白标记的强力霉素敏感型和耐药型大肠埃希氏菌菌株,并测定药敏性、生长性能和生物膜形成能力等指标;将不同荧光蛋白标记的敏感菌和耐药菌以1:0、2:1、1:1、1:2和0:1的初始接种比例(V:V)分别在0 mg/L、1 mg/L和2 mg/L强力霉素浓度下进行共培养试验,测定碳代谢、氮代谢和能量代谢等指标,比较敏感型和耐药型大肠埃希氏菌的代谢差异。本文获得结果如下:(1)成功构建4株荧光蛋白标记大肠埃希氏菌,分别为敏感菌K12-G0-EGFP(绿色)和K12-G0-m Cherry(红色)、耐药菌K12-G38-EGFP(绿色)和K12-G38-m Cherry(红色);强力霉素对2株敏感菌的MIC均为4 mg/L,对2株耐药菌的MIC均为128 mg/L。0~2 mg/L强力霉素浓度范围内,浓度越高对敏感菌生长性能的抑制作用越强,但对耐药菌生长性能无显著影响。(2)随强力霉素浓度升高,共培养时的敏感菌适应性下降,耐药菌适应性上升。无强力霉素胁迫时,敏感菌的适应性强于耐药菌并表现出竞争优势,在2:1、1:1和1:2的初始接种比例下,共培养结束时敏感菌的比例分别达到88.03%~88.13%、77.12%~96.80%和82.54%~94.73%;强力霉素浓度为1 mg/L时,3种初始接种比例下共培养结束时敏感菌的比例分别为72.55%~85.74%、51.12%~74.39%和62.31%~77.85%;强力霉素浓度为2 mg/L时,敏感菌12 h内完全被耐药菌取代。(3)相比敏感菌,耐药型大肠埃希氏菌在无或低强力霉素胁迫下对碳源的整体利用能力显著下降(P<0.05),而且更偏好氨基酸类碳源,中枢碳代谢谢降低,旁路代谢增强,进而使能量代谢水平降低,最终导致生长性能和适应性降低。综上所述,强力霉素胁迫直接影响共培养时敏感型和耐药型大肠埃希氏菌的适应性,低浓度强力霉素下耐药菌中枢碳代谢和能量代谢降低,进而导致生长性能和适应性的下降。
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