發(fā)表時間：2024年12月

合作單位：農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)研究所

發(fā)表期刊：Journal of Hazardous Materials（IF 8.9）

研究背景

塑料污染現(xiàn)狀嚴(yán)峻且向納米級轉(zhuǎn)化：塑料已成為現(xiàn)代生活不可或缺的材料，但大量塑料廢棄物造成了全球緊迫的環(huán)境問題，在水、海洋生物、人類排泄物甚至極地沉積物等多種介質(zhì)中均有檢出。環(huán)境風(fēng)化作用使塑料碎片逐漸分解為微塑料（<5μm）和納米塑料（<1μm），其中納米塑料（NPLs）因更豐富、反應(yīng)性更強(qiáng)，能到達(dá)更偏遠(yuǎn)區(qū)域并穿透活細(xì)胞，環(huán)境風(fēng)險遠(yuǎn)高于微塑料。納米塑料與抗生素抗性基因（ARGs）的關(guān)聯(lián)研究不足：已有研究表明塑料可促進(jìn) ARGs 增殖，且納米材料（如金屬納米顆粒 AgNPs、ZnO NPs）與細(xì)菌抗生素抗性進(jìn)化相關(guān)，但關(guān)于納米塑料對細(xì)菌抗生素抗性的影響尚不明確。金屬納米顆粒與納米塑料在物理化學(xué)性質(zhì)和界面活性上存在本質(zhì)差異，且雖有研究指出微塑料可吸附 ARGs 加速其傳播，但納米塑料與耐藥菌共存狀態(tài)及作用機(jī)制的研究仍較零散。

粘質(zhì)沙雷氏菌的研究價值：粘質(zhì)沙雷氏菌在自然環(huán)境中分布廣泛，可定殖于水和土壤介質(zhì)，是醫(yī)院獲得性感染的重要條件致病菌，能引發(fā)肺炎、尿路感染和敗血癥等疾病，且其自身攜帶 ARGs。隨著廣譜抗生素的大量使用，該菌的耐藥性增強(qiáng)，對臨床治療構(gòu)成挑戰(zhàn)，因此研究納米塑料脅迫下其抗生素抗性軌跡具有重要意義。

測序策略

轉(zhuǎn)錄組測序（RNA-seq）+基因組測序

研究結(jié)論

1、納米塑料可促進(jìn)粘質(zhì)沙雷氏菌抗生素抗性進(jìn)化，且作用受粒徑影響：

暴露于納米塑料后，粘質(zhì)沙雷氏菌對磺胺甲噁唑（SMX）、諾氟沙星（NOR）、鏈霉素（STR）、卡那霉素（KA）等抗生素的抑菌圈逐漸縮小，ARGs 相對豐度顯著高于無納米塑料組（CK），且呈現(xiàn) “200nm 納米塑料組（T2）>600nm 納米塑料組（T1）>CK” 的規(guī)律（T2、T1、CK 的 ARGs 相對豐度中位數(shù)分別為 0.82%、0.62%、0.56%）。

隨著傳代，CK 和 T1 組的 ARGs 豐度呈下降趨勢（歸因于基因適應(yīng)性成本），但 T1 組下降幅度小于 CK 組，而 T2 組 ARGs 豐度呈上升趨勢，表明小粒徑納米塑料對細(xì)菌抗生素抗性進(jìn)化的促進(jìn)作用更顯著。

2、不同粒徑納米塑料促進(jìn)抗性進(jìn)化的機(jī)制存在差異：

600nm 納米塑料：主要通過影響細(xì)菌細(xì)胞膜通透性促進(jìn)抗性。轉(zhuǎn)錄組分析顯示，其誘導(dǎo)的差異表達(dá)基因（DEGs）多與物質(zhì)運輸和細(xì)胞膜功能相關(guān)，如 LysE 家族轉(zhuǎn)運蛋白、ABC 轉(zhuǎn)運蛋白通透酶等表達(dá)上調(diào)，增強(qiáng)抗生素外排能力，進(jìn)而提升細(xì)菌抗性。

200nm 納米塑料：主要通過調(diào)控細(xì)菌代謝過程增強(qiáng)抗性。其誘導(dǎo)的 DEGs 多參與氧化還原過程、羧酸代謝過程等，如硫胺素焦磷酸結(jié)合蛋白（TPP）下調(diào)導(dǎo)致細(xì)菌代謝受損，激活抗性相關(guān)基因表達(dá)；環(huán)氧奎奴基還原酶 QueH 上調(diào)提高細(xì)菌蛋白質(zhì)合成效率，促進(jìn)外排泵等抗性相關(guān)蛋白合成。同時，200nm 納米塑料對細(xì)菌生長抑制更強(qiáng)，使細(xì)菌進(jìn)入低代謝休眠狀態(tài)，抵抗抗生素攻擊。

3、納米塑料通過誘導(dǎo)基因突變增強(qiáng)細(xì)菌抗性：

納米塑料暴露會導(dǎo)致粘質(zhì)沙雷氏菌發(fā)生單核苷酸多態(tài)性（SNP）突變，且粒徑越小突變概率越高（T2 組 SNP 純合子數(shù)量 31513 個，T1 組 31380 個）。突變基因功能主要涉及催化活性、結(jié)合、細(xì)胞膜、細(xì)胞過程和代謝過程，部分突變基因（如 HMI62_RS24365）可改變細(xì)胞膜功能，增強(qiáng)抗生素外排，進(jìn)而提升抗性。

4、納米塑料可加速 ARGs 水平轉(zhuǎn)移，小粒徑作用更突出：

納米塑料暴露顯著提高粘質(zhì)沙雷氏菌的接合轉(zhuǎn)移頻率（T2 組 22.98%、T1 組 8.13%、CK 組 7.35%）和游離質(zhì)粒轉(zhuǎn)化能力（T2 組轉(zhuǎn)化頻率是 CK 組的 6 倍，T1 組是 CK 組的 2 倍），且轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒攜帶多種抗性基因和外排泵基因。

分子對接顯示，納米塑料可與細(xì)菌細(xì)胞膜蛋白（如 5NUQ，結(jié)合能 – 8.54kcal/mol）結(jié)合，像 “牽引器” 一樣促進(jìn)細(xì)菌間接觸；同時，納米塑料能增強(qiáng)細(xì)菌運動能力（T2 組細(xì)菌擴(kuò)散圈最大），進(jìn)一步提高 ARGs 水平轉(zhuǎn)移頻率。

結(jié)果展示

現(xiàn)在，百邁客生物細(xì)菌基因組產(chǎn)品帶著五大核心升級重磅來襲，從樣本起始量到分析周期，從組裝方式到數(shù)據(jù)應(yīng)用，全方位打破行業(yè)瓶頸，為你的科研加速！

升級 1：低建庫起始量，珍貴樣本不再 “難倒英雄漢”

??很多時候，科研中的細(xì)菌樣本來之不易 —— 可能是臨床分離的少量病原菌，也可能是環(huán)境中富集的稀缺菌株，樣本量不足往往讓后續(xù)實驗 “卡殼”。此次百邁客生物 產(chǎn)品針對性優(yōu)化建庫技術(shù)：

• ONT 平臺：建庫起始量低至 500ng / 次，無需大量擴(kuò)增即可啟動實驗；
• PB 平臺：建庫起始量低至 250ng / 次，珍貴樣本也能輕松滿足實驗需求。

再也不用為 “樣本少” 發(fā)愁，讓每一份寶貴樣本都能發(fā)揮最大研究價值！?

升級 2：純?nèi)M裝，擺脫二代數(shù)據(jù)依賴，分析流程直接 “拎包即用”

傳統(tǒng)細(xì)菌基因組組裝常需依賴二代數(shù)據(jù)校正，不僅增加了實驗成本，還延長了分析周期，流程銜接中也容易出現(xiàn)問題。

百邁客生物此次實現(xiàn)僅三代組裝技術(shù)突破：無需搭配二代數(shù)據(jù)，僅憑三代長讀長優(yōu)勢，就能完成高質(zhì)量基因組組裝。更重要的是，我們已搭建好完備的純?nèi)治隽鞒?，從?shù)據(jù)下機(jī)到組裝結(jié)果輸出，全程標(biāo)準(zhǔn)化、自動化，無需你額外調(diào)試，拿到樣本即可啟動分析，大幅減少流程搭建的時間成本。

升級 3：極速周期低至 15 天，科研進(jìn)度 “快人一步”

科研競爭講究 “時間就是成果”，漫長的分析周期往往會錯過最佳研究窗口。

百邁客生物通過技術(shù)優(yōu)化與流程重構(gòu)，將細(xì)菌基因組項目的整體周期壓縮至低至 15 天—— 從樣本接收、建庫測序，到組裝分析、結(jié)果交付，全程高效推進(jìn)，讓你更快拿到核心數(shù)據(jù)，加速論文撰寫與項目結(jié)題。

升級 4：成功率≥98%，超高成功率，實驗放心 “不翻車”

“樣本做廢了”“數(shù)據(jù)沒出來”，是科研中最讓人崩潰的情況。百邁客生物深知實驗可靠性的重要性，通過優(yōu)化樣本提取、建庫緩沖體系等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，將細(xì)菌基因組項目的整體成功率提升至≥95% ，顯著高于行業(yè)平均提取與實驗成功率。

無論是復(fù)雜細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的細(xì)菌，還是低豐度樣本，我們都能最大限度保障實驗成功，讓你的科研每一步都更穩(wěn)妥。

升級 5：個性化上云功能，數(shù)據(jù)挖掘 “更懂你”

誰說數(shù)據(jù)分析不能又快又聰明？百邁客生物獨家提供個性化云上服務(wù)，秒殺絕大多數(shù)同行！涵蓋六大功能，總有一款適合您：

百邁客生物打破這一局限，推出行業(yè)稀缺的個性化上云服務(wù)，五大核心功能直擊研究痛點，讓數(shù)據(jù)挖掘更高效、更精準(zhǔn)。

百邁客生物會將您的項目報告推送到您的云賬號下，在項目下可以直接進(jìn)行個性化分析，無需再整理復(fù)雜的文件表格進(jìn)行輸入，無生物學(xué)基礎(chǔ)亦可輕松拿捏基因組個性化分析。

1、通用數(shù)據(jù)庫注釋篩選

基于云平臺，你可根據(jù) “毒力基因”“耐藥基因”“代謝通路” 等研究關(guān)鍵詞，一鍵篩選目標(biāo)注釋結(jié)果，無需在海量數(shù)據(jù)中手動查找；

打分參數(shù)、可靠性參數(shù)設(shè)置，均可隨性設(shè)置。

2、基因組圖譜查詢

云平臺內(nèi)置【基因組圖譜展示工具】，點擊即可查看基因組環(huán)形圖、基因位置分布等信息，直觀掌握基因組結(jié)構(gòu)（示意圖如下）

3、T3SS分泌系統(tǒng)預(yù)測

基于EffectiveT3精準(zhǔn)預(yù)測III型分泌蛋白，致病機(jī)制研究更深入！

4、GTDB-tk分類鑒定

輸入細(xì)菌基因組序列，即可通過該工具完成物種分類，明確菌株進(jìn)化地位

5、ANI分析

快速計算基因組間相似性，可選多參考基因組比對，并生成熱圖，物種界定更輕松！

6、SNP進(jìn)化樹構(gòu)建

物種進(jìn)化樹（?稱系統(tǒng)發(fā)育樹或?命樹）是?物學(xué)中?來描述不同物種或?物類群之間演化關(guān)系的樹狀圖。它通過分?結(jié)構(gòu)展示物種的分化過程、共同祖先及親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近。使?snippy軟件進(jìn)?core snp 分析，基于樣本間的core snp ，使?phmyl構(gòu)建進(jìn)化樹，展示?標(biāo)物種與給定的菌株之前的近緣關(guān)系。

用 snippy 篩選核心 SNP，結(jié)合 phmyl 構(gòu)建進(jìn)化樹，清晰展示目標(biāo)菌株與參考菌株的親緣關(guān)系，助力溯源與進(jìn)化分析。

從 “能做” 到 “做好”，從 “出數(shù)據(jù)” 到 “出成果”，百邁客生物細(xì)菌基因組產(chǎn)品始終以研究者需求為核心，不斷迭代升級。此次五大升級已全面落地，后續(xù)還將推出更多貼合科研場景的功能，為你的細(xì)菌研究提供更強(qiáng)大的技術(shù)支撐！

• 細(xì)菌基因組研究正不斷突破，百邁客生物還將持續(xù)推出更多升級服務(wù)！敬請期待！
• 無論是病原微生物研究、環(huán)境微生物組分析，還是功能基因挖掘，百邁客生物助您穩(wěn)扎穩(wěn)打、快人一步！
• 想了解更多產(chǎn)品細(xì)節(jié)，或預(yù)約樣本檢測，歡迎點擊下方按鈕，解鎖你的高效科研新方案～

2 打開更新結(jié)題報告選項卡：進(jìn)入?yún)?shù)更改設(shè)置

3 進(jìn)行參數(shù)更改設(shè)置

4 參數(shù)全部填寫完成后，點擊提交

5 查看報告

6 新報告結(jié)果下載：打開新的報告，點擊這份報告的右上角-項目結(jié)果下載-進(jìn)行下載結(jié)果數(shù)據(jù)，就可以得到更新的這份報告的全部結(jié)果。

注： 任務(wù)不要重復(fù)多次提交，一次建議只運行一個主流程任務(wù)，多任務(wù)并行會導(dǎo)致卡頓，以至運行失敗。一般正常任務(wù) 一天之內(nèi)能夠分析完成，如一天之后還沒運行完成，可能就是任務(wù)失敗了，需要聯(lián)系后臺人員查看報錯原因處理。

核心優(yōu)勢

純?nèi)?vs 混合組裝的硬核數(shù)據(jù)對比（基于實測菌株組裝結(jié)果）

注意：組裝序列條數(shù)>1的為質(zhì)粒個數(shù)

技術(shù)突破亮點

為什么選擇百邁客純?nèi)桨福?/b>