蜡样芽孢杆菌在中国南方食品中污染的流行和基因组特征

背景：蜡样芽孢杆菌是一种革兰氏阳性、孢子形成、杆状、需氧或兼性厌氧细菌。蜡样芽孢杆菌组包括越来越多的物种，其中许多在医学或农业上具有重要意义。历史上得到认可和广泛研究的物种包括炭疽杆菌，它负责制造炭疽病;蜡样芽孢杆菌，有可能诱发食物中毒和其他疾病;苏云金芽孢杆菌，用于害虫管理。蜡样芽孢杆菌组的天然环境库由分解的有机物、淡水和海水、蔬菜和污染物以及无脊椎动物的肠道组成，土壤和食品可能受到污染，导致人类肠道暂时定植。目前，中国对从食品中获得的蜡样芽孢杆菌组菌株的流行、种群动态、致病性和抗生素耐药性缺乏了解。迫切需要更多的数据，以便于加强风险评估。此外，由于蜡样芽孢杆菌组内的单个物种密切相关，因此区分单个物种的挑战很复杂。全基因组序列（WGS）分析的利用已成为食品安全、临床研究和流行病学各个领域的公认方法，这主要是因为其显著的功效和精确度。

工作内容：该研究旨在获得有关从中国各种食品中分离出的蜡样芽孢杆菌组菌株的流行率、表型和基因型的基本信息。采用标准化检测方法，从2020年至2023年的1181个食物样本中共鉴定出890株蜡样芽孢杆菌。这些菌株在各种食物类型中普遍存在，其中谷粉（55.8%）和小麦/米粉（45.7%）的污染率最高。试验菌株对青霉素（98.5%）和氨苄西林（98.9%）表现出较高的耐药率。从谷物粉中分离出的菌株对美罗培南的耐药率最高（7.8%），而从香肠中分离出的菌株对万古霉素的耐药率最高（16.8%）。在891株蜡样芽孢杆菌中，共有234株被随机抽取进行WGS分析，其中18.4%表现出多药耐药性。WGS分析的物种鉴定显示蜡样芽孢杆菌组内存在10个不同的物种，其中蜡样芽孢杆菌属最为普遍。在香肠中观察到的物种多样性水平最高。值得注意的是，在面粉食品和香肠中检测到缺乏炭疽毒素基因的炭疽芽孢杆菌菌株。共鉴定出20个抗生素耐药基因，其中β-内酰胺类耐药基因（bla1、bla2、BcI、BcII和blaTEM-116型）是最常见的。热带芽孢杆菌菌株的平均毒力基因数最高（23.4）。在许多菌株中发现了腹泻毒力基因nheABC、hblACD和cytK。在 234 个测序菌株中，只有4个（1.7%）含有与催吐症状相关的ces基因簇。

Figure 1. 桑基图显示了不同种类的蜡样芽孢杆菌组菌株及其来源的不同来源。

Figure 2. 本研究中在234个测序的蜡样芽孢杆菌分离株中检测到的毒力因子基因的流行率。（A）不同蜡样芽孢杆菌组携带的毒力因子基因数量的箱形图;（B）在不同蜡样芽孢杆菌中检测到的37个毒力因子基因患病率的矩阵-气泡图。