● 第一作者：Baili Zheng、Jian Qi（Xinjiang Agricultural University）

● 通讯作者：Yingyu Liu（Xinjiang Agricultural University）

● 论文DOI：10.1016/j.watres.2026.126007

研究背景

抗生素耐药性（AMR）已成为全球性健康危机，而水产养殖生态系统被视为抗生素耐药基因（ARGs）扩散的关键储库。维氏气单胞菌（Aeromonas veronii）不仅能引发鱼类严重疾病，还能导致人类肠道和系统性感染，具有显著的环境与公共卫生双重威胁。目前关于该病原体中驱动耐药基因传播的移动遗传元件（MGEs）的基因组架构仍未被充分探索。该研究从患病大口黑鲈中分离出一株高致病性、多重耐药的维氏气单胞菌，填补了水产养殖与人类临床环境之间耐药基因传播网络的认知空白。

研究设计

（1）菌株分离与鉴定：从患病养殖大口黑鲈的肝、鳃和肾组织中分离致病菌，并通过16S rRNA、gyrB和rpoD基因进行分子生物学鉴定。

（2）药敏试验与致病性评估：采用微量肉汤稀释法测试14种抗生素的体外敏感性，并利用斑马鱼模型评估分离株的致病力与死亡率。

（3）全基因组测序（WGS）：利用Illumina短读长和Nanopore长读长双平台对高致病株Y6进行测序与混合组装，获取完整基因组。

（4）生物信息学分析：进行泛基因组分析、单核苷酸多态性（SNPs）系统发育树构建，并注释毒力因子、耐药基因及移动遗传元件（如整合子、转座子）。

（5）多维度传播风险评估：基于PIPdb数据库的标准化评分系统，从病原门、栖息地多样性、ARG载量等八个维度，定量评估新型复合转座子的传播风险。

研究亮点

多重耐药病原的跨界传播网络与新型高危转座子的发现

1. 高致病性与多重耐药性并存

分离出的Y6菌株对测试的6类抗生素表现出广泛的多重耐药性。在斑马鱼体内感染实验中，Y6菌株导致了高达73.33%的累积死亡率，且大多在24小时内发生，表明其对水产养殖存在极强的致病威胁。

图1. 26株维氏气单胞菌分离株的抗菌耐药谱。(A) 分离株中多重耐药性的分布。柱状图显示了对不同数量抗生素产生耐药性的分离株比例。(B) 分离株对不同类别抗生素的敏感、中介和耐药模式。图例中，浅蓝色、中蓝色和深蓝色分别代表敏感、中介和耐药。

图2. 感染多重耐药维氏气单胞菌的斑马鱼的Kaplan-Meier生存曲线。将120条斑马鱼随机分为四组，并在感染后连续监测其存活情况15天。分组及其对应的曲线标签如下：对照组（红色实线）、PBS组（带十字的绿色虚线）、Y-G1组（带十字的青色虚线）和Y6组（带十字的洋红色虚线）。使用log-rank (Mantel-Cox) 检验对各组间的生存曲线进行统计学比较，得出P值 < 0.0001，表明各组之间存在统计学显著差异。

2. 耐药基因——G122基因组岛

全基因组测序揭示，Y6菌株拥有一个名为G122的染色体基因组岛。该岛内高度富集了15种ARGs，主要嵌合在两个完整的一类整合子（整合子1和整合子2）内。这种染色体整合子结构极大增强了菌株环境适应能力及多重耐药特性的长期稳定性。

图3. 维氏气单胞菌Y6中移动元件、抗生素耐药岛和整合子序列的分布。(A) 维氏气单胞菌Y6的环状基因组图谱。同心圆从外到内依次描绘：耐药基因、移动元件（基因组岛、原噬菌体、整合子、插入序列、转座子）、GC含量和GC偏移。(B) 抗生素耐药岛内移动元件的分布，以及整合子1和整合子2基因盒的遗传图谱，箭头指示基因方向。

3. 鉴定出IV级“高危”新型复合转座子TnY6-1

在整合子2及其侧翼插入序列中，研究人员首次发现并鉴定了一个8.6 kb的新型复合转座子TnY6-1。该转座子携带包括WHO重点关注的β-内酰胺酶基因blaOXA-10在内的5种ARGs。通过多维度风险评估模型量化分析，TnY6-1被评定为Level IV（高风险）移动遗传元件，预示着其具有极高的向环境及临床外溢传播的潜力。

图4. TnY6-1与参考序列In_Tn6162-JF826498的基因组结构比对。上半部分显示转座子TnY6-1，下半部分展示参考序列In_Tn6162-JF826498的基因组结构和同源性。蓝色箭头代表不同的基因，其方向表示转录方向。黑线代表基因组骨架。连接两个序列的灰色阴影区域表示序列同源程度；颜色越深表示同源性越高（核苷酸同源性范围从67%到100%），如右侧灰色比例尺所示。纯灰色阴影区域代表相同方向的序列相似性，而虚线灰色阴影区域表示反向的序列相似性。

图5. 评估五种遗传元件传播风险的雷达图（基于风险评估框架）。该框架包含八个指标：病原门、病原种、栖息地、ARGs、VFGs、WHO ARGs、ISs以及年均增长率。每种遗传元件用不同的颜色表示。各元件在八个指标上的得分如下：PESBL 305 (1, 3, 2, 4, 5, 3, 3, 5), Tn21 (1, 5, 2, 3, 1, 0, 1, 2), Tn916 (1, 5, 2, 2, 1, 0, 0, 2), Tn1546 (1, 4, 2, 4, 1, 3, 0, 3), 及 TnY6-1 (1, 3, 4, 4, 1, 3, 2, 4)。图内彩色阴影区域代表每种遗传元件的累积风险足迹，数值越高表明传播潜力越大。

4. 揭示人鱼跨界传播的亲缘关系

基于泛基因组和SNPs的进化分析表明，Y6菌株与分离自人类临床病例的维氏气单胞菌在系统发育树上高度聚集。其毒力基因分布图谱与人类来源株ANYA 14022高度相似，证实了其具有强烈的人兽共患及跨物种传播潜能。

图6. 维氏气单胞菌的泛基因组及基于SNP的系统发育分析。(A) 泛基因组可视化。基于核心基因组和附属基因组中基因的有无进行全基因组聚类，每一行显示每个分离株的基因图谱。蓝色表示存在该基因，白色表示缺失。(B) 基于SNP分析构建的49株维氏气单胞菌的系统发育树。

图7. 49株维氏气单胞菌毒力和抗生素耐药基因的分布特征。(A) 49株维氏气单胞菌毒力基因分布热图。蓝色表示存在该基因，白色表示缺失。(B) 49株维氏气单胞菌抗生素耐药基因分布热图。红色表示存在该基因，白色表示缺失。

5. 构建环境-临床耐药传播网络

基因比较显示，Y6菌株与分离自湖泊水体及人类临床的菌株共享完全一致的整合子耐药基因盒（dfrA12::aadA2::qacEΔ1）。桑基图分析进一步证实，TnY6-1转座子的同源模块已跨越气单胞菌属、假单胞菌属和沙门氏菌属，并广泛分布于鱼类、临床尿液、医院及污水等多种生态位，为抗生素耐药性从水产养殖向人类健康外溢提供了直接的基因组学证据。

图8.  携带dfrA12::aadA2::qacEΔ1耐药基因盒的维氏气单胞菌整合子示意图，说明不同样本中的功能基因及基因座。

图8.  复合转座子TnY6-1及其相关IntI基因的传播网络和进化关系。 (A) TnY6-1同源物的多维传播桑基图。该桑基图直观地说明了TnY6-1同源物在四个相互关联的层级中的传播模式：物种、复制子类型、栖息地和状态。从左到右，流动带连接这些层级，其宽度与携带该转座子的分离株数量成正比，反映了传播规模。不同颜色的流动带代表不同的菌株，图中底部的菌株图例提供了具体的标识。(B) 基于复合转座子TnY6-1全长核苷酸序列构建的系统发育树。该树说明了TnY6-1及其同源转座子的进化关系。树上的每个分支末端均标有菌株名称及其GenBank登录号。右侧面板上的颜色编码块指示每个序列的复制子类型：绿色代表染色体序列，橙色代表质粒序列。本研究鉴定的新序列——Y6菌株（GenBank登录号：CP191375.1），用红框标出。(C) 该树基于IntI基因序列构建，旨在探讨这一关键基因的进化关系。图中红框和颜色编码（绿色代表染色体序列，橙色代表质粒序列）的含义与面板(B)相同，分别标记Y6菌株及序列的复制子类型。参考菌株的名称和GenBank登录号也与面板(B)保持一致以供交叉参考。

研究意义

该研究提供了养殖环境与人类临床之间抗生素耐药性传播链条的直接基因组学证据，强调了水产养殖环境中高毒力维氏气单胞菌携带的高危遗传元件对公共卫生的潜在威胁。

声明：本文基于原文内容进行整理、中文化表达、结构与内容本土化调整，核心结果和结论与原文保持一致，仅限学术分享。

资讯来源：微信公众号“Envir-Cont & Micro”推文《Water Research | 水产养殖成为耐药基因温床？一文揭秘高风险耐药维氏气单胞菌的跨界传播威胁》

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