抗菌耐药性海德堡沙门氏菌在新鲜松木刨花垫料微环境中的生存动力学与基因组演化研究

　　本研究深入探讨了携带不同抗菌耐药性（AMR）谱的三株海德堡沙门氏菌（S. Heidelberg）在新鲜松木刨花（PWS）垫料中的生存能力及基因组演化。结果表明，S. Heidelberg可在PWS中存活长达21天，其生存与垫料水分活度（AW）显著相关。携带高拷贝数Col质粒及AmpC型β-内酰胺酶基因（blaCMY-2）的菌株表现出更强环境持久性，且可发生噬菌体转导及质粒介导的耐药基因传播。该研究为控制肉鸡养殖环境中耐药病原菌传播提供重要分子生态学依据。

　　

引言

肉鸡养殖普遍采用植物源性垫料材料，其中松木刨花（Pine Wood Shavings, PWS）因成本效益和促进禽类健康性能的特性，在欧美国家广泛应用。垫料作为禽类排泄物吸收和行为活动的基质，其微生物组成直接影响食源性病原菌的传播风险。管理实践特别是垫料使用方式（新鲜垫料与重复使用垫料）显著影响沙门氏菌等病原体的定植动态。海德堡沙门氏菌（Salmonella Heidelberg）作为引起人类沙门氏菌病的重要血清型，常呈现多重耐药特性，且其携带可移动遗传元件的能力使其成为AMR传播的重要载体。因此，解析S. Heidelberg在垫料环境中的生存机制及AMR进化规律，对制定"One-Health"层面的控制策略具有关键意义。

材料与方法

研究选用三株不同来源的S. Heidelberg：SH-AAFC（加拿大肉鸡粪便分离，携带IncI1型bla_CMY-2质粒）、SH-FSIS（美国疫情相关鸡腿分离，携带多重耐药IncC质粒）和SH-ARS（无耐药性）。通过模拟37°C养殖环境建立PWS微宇宙系统，在0、1、7、14、21天采样分析菌群数量变化。采用Illumina和Nanopore测序技术对77株分离株进行全基因组解析，结合抗菌药敏试验、质粒拷贝数定量及水分活度等理化参数测定，全面评估菌株适应性进化特征。

结果

S. Heidelberg在PWS中的生存动力学

接种21天后，S. Heidelberg丰度下降4.4 Log₁₀ CFU/g。携带ampicillin耐药基因的种群在第七天出现数量反弹，而gentamicin耐药种群在第7天后低于检测限。水分活度（A_W）与总菌量（ρ=0.382）及ampicillin耐药种群（ρ=0.376）呈显著正相关，A_W从初始0.849降至0.569。

耐药表型与基因型关联

62%分离株对四种β-内酰胺类药物耐药，5.2%呈现多重耐药（MDR）表型。全基因组SNP系统发育分析显示菌株分为三个克隆群：Clade A（MDR型）、Clade B（β-内酰胺耐药型）和Clade C（敏感型）。值得注意的是，一株通过富集获得的FT2-21BPW-Gent菌株出现新型三重耐药表型（gentamicin/streptomycin/tetracycline）。

移动遗传元件的演化

IncI1-pMLST12质粒是bla_CMY-2传播的主要载体。研究发现其oriT区与ColpVC质粒存在84bp同源序列，且该区域测序覆盖度显著升高，提示IncI1质粒可能优先动员Col质粒。持续存活的菌株中ColpVC拷贝数显著高于初期分离株（P<0.1），且与IncI1拷贝数正相关（ρ=0.488）。

基因重组事件

长读长测序揭示FT2-21BPW-Gent菌株染色体中插入38kb噬菌体SPN1S序列，该序列与SH-FSIS祖先株100%匹配，证实了噬菌体介导的基因水平转移。同时该菌株获得新型IncI1-pMLST26质粒，携带aadA1、aac(3)-VIa和tet(A)耐药基因。

讨论

本研究首次系统揭示S. Heidelberg在肉鸡垫料环境中的生存优势与遗传适应性机制。携带bla_CMY-2的IncI1质粒菌株展现显著环境持久性，其优势可能与质粒拷贝数调控、Col质粒协同动员以及水分活度适应性相关。发现的噬菌体转导事件表明环境中的基因流动复杂性远超预期。研究结果强调，即使使用新鲜垫料，仍需制定针对性控制策略以阻断耐药病原菌在养殖环境中的传播链条。这些发现对优化垫料管理、减少食源性疾病传播具有重要实践价值。