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複数の環境メディアで一般的な抗生物質耐性遺伝子（ARGS）は、世界中の人間の健康を脅かし、新たな環境汚染物質と見なされます。細菌が生き残るためのニッチであるミミズの腸は、土壌中のARGの潜在的な貯水池を表しています。ただし、ミミズの腸内微生物叢におけるARGSの組成は、特に野外条件下ではとらえどころのないままです。この研究では、高スループットの定量的PCRを適用して、肥料への慢性曝露後にミミズの腸内微生物叢のARGSをプロファイルしました。ARGS組成に影響を与える要因、腸内微生物叢、モバイル遺伝子要素（MGE）、土壌（栄養素、重金属、および抗生物質）の細菌群集、および腸内含有量（pHおよび栄養素）の特性を解明するために分析しました。98の主要なタイプのArgsの間で合計98のサブタイプがあり、ミミズの腸内微生物叢で3つの異なるMGEが検出されました。有機肥料（下水スラッジと鶏の肥料）のアプリケーションは、ARGの多様性と豊富さを大幅に増加させました。97％の類似性カットオフで識別された1123年の運用分類単位（OTU）のうち、それらのほとんどは、ミミズ腸微生物叢の硬質（55.5％）とプロテオバクテリア（33.6％）に割り当てられました。長期的な有機施肥は微生物叢の組成をわずかに変えましたが、多様性に影響を与えませんでした。部分冗長分析（PRDA）は、環境要因（土壌および腸の含有量の特性）とMGEと組み合わせた細菌群集が、ミミズの腸のARGの変動の72％を説明したことを明らかにしました。さらに、ARGSとMGESの間の共起パターンは、MGEを介した水平遺伝子導入がミミズの腸内で発生する可能性があることを示しました。これらの発見は、土壌動物相に関連したARGSのダイナミクスの現在の理解を改善し、ミミズの腸内微生物叢は、環境でのARGSの過小評価されたホットスポットである可能性があります。
複数の環境メディアで一般的な抗生物質耐性遺伝子（ARGS）は、世界中の人間の健康を脅かし、新たな環境汚染物質と見なされます。細菌が生き残るためのニッチであるミミズの腸は、土壌中のARGの潜在的な貯水池を表しています。ただし、ミミズの腸内微生物叢におけるARGSの組成は、特に野外条件下ではとらえどころのないままです。この研究では、高スループットの定量的PCRを適用して、肥料への慢性曝露後にミミズの腸内微生物叢のARGSをプロファイルしました。ARGS組成に影響を与える要因、腸内微生物叢、モバイル遺伝子要素（MGE）、土壌（栄養素、重金属、および抗生物質）の細菌群集、および腸内含有量（pHおよび栄養素）の特性を解明するために分析しました。98の主要なタイプのArgsの間で合計98のサブタイプがあり、ミミズの腸内微生物叢で3つの異なるMGEが検出されました。有機肥料（下水スラッジと鶏の肥料）のアプリケーションは、ARGの多様性と豊富さを大幅に増加させました。97％の類似性カットオフで識別された1123年の運用分類単位（OTU）のうち、それらのほとんどは、ミミズ腸微生物叢の硬質（55.5％）とプロテオバクテリア（33.6％）に割り当てられました。長期的な有機施肥は微生物叢の組成をわずかに変えましたが、多様性に影響を与えませんでした。部分冗長分析（PRDA）は、環境要因（土壌および腸の含有量の特性）とMGEと組み合わせた細菌群集が、ミミズの腸のARGの変動の72％を説明したことを明らかにしました。さらに、ARGSとMGESの間の共起パターンは、MGEを介した水平遺伝子導入がミミズの腸内で発生する可能性があることを示しました。これらの発見は、土壌動物相に関連したARGSのダイナミクスの現在の理解を改善し、ミミズの腸内微生物叢は、環境でのARGSの過小評価されたホットスポットである可能性があります。
Antibiotic resistance genes (ARGs), prevalent across multiple environmental media, threaten human health worldwide and are considered emerging environmental contaminants. Earthworm gut, a niche for bacteria to survive, represents a potential reservoir for ARGs in soil. However, the compositions of ARGs in the earthworm gut microbiota remain elusive, especially under field conditions. In this study, we applied high-throughput quantitative PCR to profile the ARGs in the gut microbiota of earthworms after chronic exposure to fertilizers. To elucidate the factors that impact the ARGs composition, the bacterial community of gut microbiota, mobile genetic elements (MGEs), soil (nutrients, heavy metals, and antibiotics) and the properties of gut content (pH and nutrients) were analyzed. A total of 98 subtypes among 9 major types of ARGs, and 3 different MGEs were detected in the gut microbiota of earthworms. Organic fertilizer (sewage sludge and chicken manure) application significantly increased the diversity and abundance of ARGs. Of the 1123 identified operational taxonomic units (OTUs) at 97% similarity cutoff, most of them were assigned to Firmicutes (55.5%) and Proteobacteria (33.6%) in earthworm gut microbiota. Long-term organic fertilization slightly changed the microbiota composition, but did not impact the diversity. Partial redundancy analysis (pRDA) revealed that bacterial community, combined with environmental factors (soil and gut content properties) and MGEs, explained 72% of the variations of ARGs in the earthworm gut. Furthermore, the co-occurrence pattern between ARGs and MGEs indicated that horizontal gene transfer via MGEs may occur in the earthworm gut. These findings improve the current understanding of the dynamics of soil fauna-associated ARGs and the gut microbiota of earthworms may be an underappreciated hotspot for ARGs in the environment.
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