基于全基因组测序的大熊猫源厌氧大肠杆菌抗性与毒力基因分析

doi:10.16288/j.yczz.25-137

遗传

• 研究报告 •

基于全基因组测序的大熊猫源厌氧大肠杆菌抗性与毒力基因分析

柳承希¹，邓雯文^1,2，龙梅3，杨盛智⁴，韩新锋⁵，李才武²，赵珂¹，邹立扣¹

1. 四川农业大学资源学院，成都 611130

2. 中国大熊猫保护研究中心，都江堰 611830

3. 四川卧龙国家级自然保护区管理局，汶川 623006

4. 四川农业大学生命科学学院，雅安 625014

5. 四川农业大学动物医学院，成都 611130

收稿日期:2025-05-13 修回日期:2025-07-25 出版日期:2025-08-11 发布日期:2025-08-11
基金资助:
大熊猫微生物组研究及资源库建立

Analysis of resistance and virulence genes in anaerobic Escherichia coli from giant pandas based on whole genome sequencing

Chengxi Liu¹, Wenwen Deng^1,2, Mei Long³, Shengzhi Yang⁴, Xinfeng Han⁵, Caiwu Li², Ke Zhao¹, Likou Zou¹

1. College of Resource, Sichuan Agricultural University，Chengdu 611130，China

2. China Conservation and Research Center for the Giant Panda，Dujiangyan 611830，China

3. Sichuan Wolong National Natural Reserve Administration，Wenchuan 623006，China

4. College of Life Sciences, Sichuan Agricultural University，Yaan 625014，China

5. College of Veterinary Medicine, Sichuan Agricultural University，Chengdu 611130，China

Received:2025-05-13 Revised:2025-07-25 Published:2025-08-11 Online:2025-08-11
Supported by:
The Giant Panda Microbiome Research and Biobank Establishment

摘要/Abstract

摘要：

大肠杆菌（Escherichia coli）是一种兼性厌氧菌，在大熊猫肠道中的检出率较高。本研究从13只大熊猫新鲜粪便中厌氧分离得到169株厌氧菌，其中13株大肠杆菌。通过全基因组测序及分析发现，大肠杆菌分为9个序列型（sequence type，ST），共检测到96种抗生素抗性基因、103种重金属抗性基因和213种毒力基因，其中mdtA、mdtB、mdtC和cusA、cusB、cusC、cusF基因在大肠杆菌中普遍存在。对其抗性与毒力基因的遗传环境进一步分析发现，mdtABC的上游存在baeS/baeR可能具有调控其表达产生抗性的能力；cusABCF上游携带铁载体相关的毒力基因fepA和entD、下游携带cusS/cusR；cusABCF上下游携带的可移动遗传元件有助于抗性基因、毒力基因的传播。本研究通过全基因组测序分析了大熊猫源厌氧大肠杆菌中存在的抗生素抗性基因、重金属抗性基因和毒力基因情况，对大熊猫的安全健康保护具有重要意义。

关键词: 大熊猫, 大肠杆菌, 厌氧, 全基因组测序, 抗性

Abstract:

Escherichia coli is a facultative anaerobic bacterium frequently detected rate in the intestines of giant pandas. In this study, we isolated 169 anaerobic bacterial strains from fresh fecal samples of 13 giant pandas, including 13 strains of E. coli. Through whole-genome sequencing and analysis, we classified 13 E. coli strains into 9 distinct sequence types (STs), and identified 96 antibiotic resistance genes, 103 heavy metal resistance genes and 213 virulence genes. Notably, we observed the widespread presence of the mdtA, mdtB, mdtC and cusA, cusB, cusC, cusF gene in all E. coli isolates. Further genetic environment analysis revealed the presence of baeS/baeR upstream of mdtABC, a two-component system capable of regulating efflux pump expression to mediate resistance. The cusABCF operon was flanked by siderophore-related virulence genes (fepA and entD) upstream and the cusS/cusR regulatory system downstream. We also identified mobile genetic elements adjacent to these operons, which may facilitate the horizontal transfer of resistance and virulence determinants. This genome-based investigation systematically characterized antibiotic/metal resistance and virulence profiles in E. coli strains derived from giant panda, providing critical insights for safeguarding the health and welfare of this endangered species.

Key words: giant panda, Escherichia coli, anaerobic, whole genome sequencing, resistance

柳承希, 邓雯文, 龙梅, 杨盛智, 韩新锋, 李才武, 赵珂, 邹立扣. 基于全基因组测序的大熊猫源厌氧大肠杆菌抗性与毒力基因分析[J]. 遗传, doi: 10.16288/j.yczz.25-137.

Chengxi Liu1, Wenwen Deng1, 2, Mei Long3, Shengzhi Yang4, Xinfeng Han5, Caiwu Li2, Ke Zhao1, Likou Zou1. Analysis of resistance and virulence genes in anaerobic Escherichia coli from giant pandas based on whole genome sequencing[J]. Hereditas(Beijing), doi: 10.16288/j.yczz.25-137.

[1]	张祖铭, 周豪, 黄学治, 张多悦, 张佳怡, 林昱, 方立崴, 张秀昌, 崔玉军, 武雅蓉, 李艳君. 基于多类型变异的炭疽芽孢杆菌群体基因组学研究[J]. 遗传, 2025, 47(6): 681-693.
[2]	王占春, 钟桂涛, 张贝贝, 谢怡琳, 唐定中, 王伟. 水稻稻瘟病抗性基因研究进展[J]. 遗传, 2025, 47(5): 533-545.
[3]	寇洁, 李严, 王鹏, 刘红, 刘佳文, 王涓, 王也, 张亮, 沈富军. 大熊猫遗传多样性评估的微卫星分型体系优化[J]. 遗传, 2022, 44(3): 253-266.
[4]	朱艳, 魏明, 周晓, 邓林华, 仇剑, 李果, 周世强, 谢浩, 李德生, 王承东. 大熊猫(Ailuropoda melanoleuca) miRNA研究进展[J]. 遗传, 2021, 43(9): 849-857.
[5]	郑宏源, 闫琳, 杨超, 武雅蓉, 秦婧靓, 郝彤宇, 杨大进, 郭云昌, 裴晓燕, 赵彤言, 崔玉军. 溶藻弧菌群体基因组学研究[J]. 遗传, 2021, 43(4): 350-361.
[6]	邓雯文, 李才武, 赵思越, 李仁贵, 何永果, 吴代福, 杨盛智, 黄炎, 张和民, 邹立扣. 大熊猫源致病大肠杆菌CCHTP全基因组测序及耐药和毒力基因分析[J]. 遗传, 2019, 41(12): 1138-1147.
[7]	邓雯文,龙梅,杨盛智,邹立扣. β-内酰胺酶耐药基因bla_OKP进化及其侧翼序列特征研究[J]. 遗传, 2018, 40(7): 585-592.
[8]	张沥元, 黄芙静, 许峻旗, 龚真, 谢建平. 结核分枝杆菌酸抗性基因及其调控网络[J]. 遗传, 2018, 40(7): 546-560.
[9]	杨超, 杨瑞馥, 崔玉军. 细菌全基因组关联研究的方法与应用[J]. 遗传, 2018, 40(1): 57-65.
[10]	丁刘军，普明宇，卫波，王献平，范仁春，张相岐. 转录因子基因TuGTγ-3参与乌拉尔图小麦对条锈病的抗性[J]. 遗传, 2016, 38(12): 1090-1101.
[11]	姚远, 乔佳鑫, 李静, 李慧, 莫日根. 大肠杆菌TorS/TorR二组分体应答蛋白TorR对DNA复制起始的影响[J]. 遗传, 2015, 37(3): 302-308.
[12]	邵谦之, 姜毅, 吴金雨. 全基因组测序及其在遗传性疾病研究及诊断中的应用[J]. 遗传, 2014, 36(11): 1087-1098.
[13]	付静，秦启伟. 30株大肠杆菌的泛基因组学特征分析[J]. 遗传, 2012, 34(6): 765-772.
[14]	李西雷，汪桂玲，李家乐. 三角帆蚌GPX基因结构特征及抗性相关SNP的筛选[J]. 遗传, 2012, 34(11): 1456-1464.
[15]	彭文舫，吕建伟，任小平，黄莉，赵新燕，文奇根，姜慧芳. 花生抗青枯病相关基因的差异表达[J]. 遗传, 2011, 33(4): 389-396.

基于全基因组测序的大熊猫源厌氧大肠杆菌抗性与毒力基因分析

Analysis of resistance and virulence genes in anaerobic Escherichia coli from giant pandas based on whole genome sequencing

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