東チベット高原の高地湖における抗生物質耐性遺伝子と有機物浄化遺伝子の意外な濃縮性

2023年3月5日 17:29

総合環境科学
2023年3月2日オンライン公開、162554号
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東チベット高原の高地湖における抗生物質耐性遺伝子と有機物浄化遺伝子の意外な濃縮性
著者リンクオーバーレイパネルYiwei Lu a c, Man Wang a c, Chunyan Yu a c, Qiong Wu a c, Zhendu Mao c, Huabing Li c, Lijuan Ren d, Jin Zeng c, Peng Xing c, Li-Jun Zhou c, Shiqiang Wan a, Qinglong L. Wu b c
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https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.162554
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ハイライト

ほとんどのARGとORGの存在量は、LALよりもHALの方が高かった。

ARG、MRG、ORGは微生物群集と有意な相関がある。

HALとLALの機能性遺伝子の構造は、有意に異なっていた。

HALの機能的な遺伝子ネットワークは、より集約的で複雑であった。

概要
標高は、水生微生物相に強い影響を与える。しかし、淡水生態系における機能性遺伝子、特に抗生物質耐性遺伝子（ARG）や有機物修復遺伝子（ORG）に対する標高の影響についてはほとんど分かっていない。本研究では、東チベット高原のシグニャン山にある2つの高地湖（HAL）と2つの低地湖（LAL）の間で、ARG、金属耐性遺伝子（MRG）、ORG、バクテリオファージ、病原性遺伝子の5クラスの機能遺伝子をGeoChip 5.0 を用いて解析しました。HALとLALのARG、MRG、ORG、バクテリオファージ、病原性遺伝子を含む遺伝子リッチネスに差は見られなかった（Student's t-test, p > 0.05）．ほとんどのARGsとORGsは、LALsよりもHALsの方が存在量が多かった。MRGについては、カリウム、カルシウム、アルミニウムのマクロ金属耐性遺伝子の存在量がLALよりもHALで高かった（Student's t-test, p < 0.05; all Cohen's d > 0.8）．鉛と水銀の一部の重金属耐性遺伝子の存在量は、LALよりもHALの方が低かった（Student's t-test, p < 0.05; all Cohen's d < -0.8）．これらの機能性遺伝子の構成は、HALsではLALsと有意に異なっていた。また、HALの機能遺伝子ネットワークは、LALのそれよりも複雑であった。HALにおけるARGとORGの濃縮は、異なる微生物群集、外来ARG、インドモンスーンによる長距離大気輸送による残留性有機汚染物質の濃縮に関係していると推測される。本研究では、標高の高い遠隔地の湖において、ARG、MRG、ORGが予想外に濃縮されていることを明らかにした。

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略語の説明
ARG抗生物質耐性遺伝子ORG有機浄化遺伝子MRG金属耐性遺伝子HAL高地湖LAL低地湖POP残留性有機汚染物質Adonisper突然変異多変量解析ANOSIM類似性解析MRPP多項目解析レスポンスパーミュテーションプロシージャNMDSNon-metric multidimensional scalingARBantibiotic-resistant bacteriaPAHspolycyclic aromatic hydrocarbonsRMTRandom matrix theoryOCPsorganochlorine pesticides
キーワード
抗生物質耐性遺伝子金属耐性遺伝子有機物浄化残留性有機汚染物質機能性遺伝子ネットワーク
データの有無
本研究で紹介したデータセットは、オンラインリポジトリで見ることができます。リポジトリ名とアクセッション番号は以下の通りです：www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE156784.

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