Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Đặc điểm di truyền và cấu trúc quần thể của Escherichia coli từ các trang trại chăn nuôi bò sữa quy mô nhỏ lân cận
Tóm tắt
Để đánh giá khả năng lan truyền của E. coli trong môi trường trang trại và giữa các trang trại lân cận, chúng tôi đã nghiên cứu đa dạng di truyền và cấu trúc quần thể của các mẫu E. coli từ các trang trại chăn nuôi bò sữa quy mô nhỏ. Tổng cộng có 164 mẫu E. coli được thu thập từ phân bò, chất lót, vú bò và sữa từ 6 trang trại chăn nuôi quy mô nhỏ. Phân tích nhóm theo phương pháp Ward đã phân loại các mẫu thành 54 loại DNA đa hình khuếch đại ngẫu nhiên (RAPD) khác nhau với mức độ tương đồng 95%, không phụ thuộc vào loại mẫu hoặc trang trại thu thập. Điều này cho thấy các loại RAPD được chia sẻ giữa phân bò, chất lót, vú bò và sữa. Thêm vào đó, sự truyền bá các loại RAPD giữa các trang trại được nghiên cứu đã được gợi ý thông qua mẫu phân nhóm Ward của các mẫu, phân tích quần thể theo Nei và AMOVA, cùng với phân tích hình dạng cảnh quan di truyền. Đây là lần đầu tiên công cụ phân tích này được sử dụng để đánh giá khả năng lan truyền của E. coli giữa các trang trại chăn nuôi quy mô nhỏ trong cùng một vùng sản xuất. Mặc dù có nhiều cơ chế lan truyền có thể tồn tại giữa các trang trại, nhưng phân tích hình dạng cảnh quan di truyền đã liên kết dòng chảy của các loại E. coli RAPD với sự di chuyển của thức ăn và nhân viên vắt sữa giữa các trang trại. Nghiên cứu này sẽ giúp lập kế hoạch các chiến lược phòng ngừa bệnh tật và tối ưu hóa thực hành chăn nuôi.
Từ khóa
#Escherichia coli #đa dạng di truyền #cấu trúc quần thể #trang trại chăn nuôi quy mô nhỏ #DNA đa hình khuếch đại ngẫu nhiên #phòng ngừa bệnh tậtTài liệu tham khảo
Aslam, M., F. Nattress, G. Greer, C. Yost, C. Gill, and L. McMullen. 2003. Origin of contamination and genetic diversity of Escherichia coli in beef cattle. Appl. Environ. Microbiol. 69, 2794–2799.
Berg, D.E., N.S. Akopyants, and D. Kersulyte. 1994. Fingerprinting microbial genomes using the RAPD or AP-PCR method. Methods Mol. Cell. Biol. 5, 13–24.
Bernal, X.E., C. Guarnizo, and H. Lüddecke. 2005. Geographic variation in advertisement call and genetic structure of Colostethus palmatus (Anura, Dendrobatidae) from the Colombian Andes. Herpetologica 61, 395–408.
Biek, R. and L.A. Real. 2010. The landscape genetics of infectious disease emergence and spread. Microb. Ecol. 19, 3515–3531.
Bouza, N., J. Caujapé-Castells, M.A. González-Pérez, and P.A. Sosa. 2006. Genetic structure of natural populations in the red algae Gelidium canariense (Gelidiales, Rhodophyta) investigated by random amplified polymorphic DNA (RAPD) markers. J. Phycol. 42, 304–311.
Cagnacci, S., L. Gualco, E. Debbia, G.C. Schito, and A. Marchese. 2008. European emergence of ciprofloxacin-resistant Escherichia coli clonal groups O25:H4-ST 131 and O15:K52:H1 causing community-acquired uncomplicated cystitis. J. Clin. Microbiol. 46, 2605–2612.
Cho, S., F. Diez-Gonzalez, C.P. Fossler, S.J. Wells, C.W. Hedberg, J.B. Kaneene, P.L. Ruegg, L.D. Warnick, and J.B. Bender. 2006. Prevalence of shiga toxin-encoding bacteria and shiga toxin-producing Escherichia coli isolates from dairy farms and county fairs. Vet. Microbiol. 118, 289–298.
Colling, G., P. Hemmer, A. Bonniot, S. Hermant, and D. Matthies. 2010. Population genetic structure of wild daffodils (Narcissus pseudonarcissus L.) at different spatial scales. Plant Syst. Evol. 287, 99–111.
Davis, M.A., D.D. Hancock, T.E. Besser, D.H. Rice, C.J. Hovde, R. Digiacomo, M. Samadpour, and D.R. Call. 2003. Correlation between geographic distance and genetic similarity in an international collection of bovine fecal Escherichia coli O157:H7 isolates. Epidemiol. Infect. 131, 923–930.
Fairbrother, J.M. and E. Nadeau. 2006. Escherichia coli: on-farm contamination of animals. Rev. Sci. Tech. 25, 555–569.
Foley, S.L., A.M. Lynne, and R. Nayak. 2009. Molecular typing methodologies for microbial source tracking and epidemiological investigations of Gram-negative bacterial foodborne pathogens. Infect. Genet. Evol. 9, 430–440.
Foxman, B., L. Zhang, J.S. Koopman, S.D. Manning, and C.F. Marrs. 2005. Choosing an appropriate bacterial typing technique for epidemiologic studies. Epidemiol. Perspect. Innov. 2, 10.
Fremaux, B., C. Prigent-Combaret, and C. Vernozy-Rozand. 2008. Long-term survival of Shiga toxin-producing Escherichia coli in cattle effluents and environment: an updated review. Vet. Microbiol. 132, 1–18.
Gelsomino, R., M. Vancanneyt, S. Condon, J. Swings, and T.M. Cogan. 2001. Enterococcal diversity in the environment of an Irish Cheddar-type cheese making factory. Int. J. Food Microbiol. 71, 177–188.
Gordon, D.M. and J. Lee. 1999. The genetic structure of enteric bacteria from Australian mammals. Microbiology 145, 2673–2682.
Hammer, Ø., D.A.T. Harper, and P.D. Ryan. 2001. PAST: Paleontological statistics software package for education and data analysis. Paleontologia Electronica. http://palaeo-electronica.org/2001_1/past/issue1_01.htm. Accesed 20 April 2010.
Hogan, J. and K.L. Smith. 2003. Coliform mastitis. Vet. Res. 34, 507–519.
Holley, R., J. Walkty, G. Blank, M. Tenuta, K. Ominski, D. Krause, and L.K. Ng. 2008. Examination of Salmonella and Escherichia coli translocation from hog manure to forage, soil, and cattle grazed on the hog manure-treated pasture. J. Environ. Qual. 37, 2083–2092.
Holzman, J.P., A.J. Bohonak, L.R. Kirkendall, D. Gottlieb, A.R. Harari, and S.T. Kelley. 2009. Inbreeding variability and population structure in the invasive haplodiploid palm-seed borer (Coccotrypes dactyliperda). J. Evol. Biol. 22, 1076–1087.
Hunter, P.R. and M.A. Gaston. 1988. Numerical index of the discriminatory ability of typing systems: an application of Simpson’s index of diversity. J. Clin. Microbiol. 26, 2465–2466.
Jayarao, B.M., S.C. Donaldson, B.A. Straley, A.A. Sawant, N.V. Hegde, and J.L. Brown. 2006. A survey of foodborne pathogens in bulk tank milk and raw milk consumption among farm families in Pennsylvania. J. Dairy Sci. 89, 2451–2458.
Kagkli, D.M., M. Vancanneyt, C. Hill, P. Vandamme, and T.M. Cogan. 2007a. Enterococcus and Lactobacillus contamination of raw milk in a farm dairy environment. Int. J. Food Microbiol. 114, 243–251.
Kagkli, D.M., M. Vancanneyt, P. Vandamme, C. Hill, and T.M. Cogan. 2007b. Contamination of milk by enterococci and coliforms from bovine faeces. J. Appl. Microbiol. 103, 1393–1405.
Kaper, J.B., J.P. Nataro, and H.L. Mobley. 2004. Pathogenic Escherichia coli. Nat. Rev. Microbiol. 2, 123–140.
Kenchington, E.L., G.C. Harding, M.W. Jones, and P.A. Prodohl. 2009. Pleistocene glaciation events shape genetic structure across the range of the American lobster, Homarus americanus. Mol. Ecol. 18, 1654–1667.
Kivaria, F.M., J.P. Noordhuizen, and A.M. Kapaga. 2006. Evaluation of the hygienic quality and associated public health hazards of raw milk marketed by smallholder dairy producers in the Dar es Salaam region, Tanzania. Trop. Anim. Health Prod. 38, 185–194.
Lakew, M., T. Tolosa, and W. Tigre. 2009. Prevalence and major bacterial causes of bovine mastitis in Asella, South Eastern Ethiopia. Trop. Anim. Health Prod. 41, 1525–1530.
Machado, E., T.M. Coque, R. Canton, J.C. Sousa, and L. Peixe. 2008. Antibiotic resistance integrons and extended-spectrum β-lactamases among Enterobacteriaceae isolates recovered from chickens and swine in Portugal. J. Antimicrob. Chemother. 62, 296–302.
Manel, S., M.K. Schwartz, G. Luikart, and P. Taberlet. 2003. Landscape genetics: combining landscape ecology and population genetics. Trends Ecol. Evol. 18, 189–197.
Mariat, D., O. Firmesse, F. Levenez, V. Guimaraes, H. Sokol, J. Dore, G. Corthier, and J.P. Furet. 2009. The Firmicutes/Bacteroidetes ratio of the human microbiota changes with age. BMC Microbiol. 9, 123.
McGarvey, J.A., W.G. Miller, S. Sanchez, and L. Stanker. 2004. Identification of bacterial populations in dairy wastewaters by use of 16S rRNA gene sequences and other genetic markers. Appl. Environ. Microbiol. 70, 4267–4275.
Miller, M.P. 2005. Alleles in space (AIS): computer software for the joint analysis of interindividual spatial and genetic information. J. Hered. 96, 722–724.
Miller, M.P., M.R. Bellinger, E.D. Forsman, and S.M. Haig. 2006. Effects of historical climate change, habitat connectivity, and vicariance on genetic structure and diversity across the range of the red tree vole (Phenacomys longicaudus) in the Pacific Northwestern United States. Mol. Ecol. 15, 145–159.
Nei, M. 1972. Genetic distance between populations. Am. Nat. 106, 283–292.
Nielsen, E.M., M.N. Skov, J.J. Madsen, J. Lodal, J.B. Jespersen, and D.L. Baggesen. 2004. Verocytotoxin-producing Escherichia coli in wild birds and rodents in close proximity to farms. Appl. Environ. Microbiol. 70, 6944–6947.
Oliver, S.P., B.M. Jayarao, and R.A. Almeida. 2005. Foodborne pathogens in milk and the dairy farm environment: food safety and public health implications. Foodborne Pathog. Dis. 2, 115–129.
Oliver, S.P., K.J. Boor, S.C. Murphy, and S.E. Murinda. 2009. Food safety hazards associated with consumption of raw milk. Foodborne Pathog. Dis. 6, 793–806.
Peakall, R. and P.E. Smouse. 2006. GENALEX 6: Genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research. Mol. Ecol. Notes 6, 288–295.
Rahn, K., S.A. Renwick, R.P. Johnson, J.B. Wilson, R.C. Clarke, D. Alves, S. McEwen, H. Lior, and J. Spika. 1997. Persistence of Escherichia coli O157:H7 in dairy cattle and the dairy farm environment. Epidemiol. Infect. 119, 251–259.
Rice, D.H., D.D. Hancock, and T.E. Besser. 1995. Verotoxigenic E. coli O157 colonisation of wild deer and range cattle. Vet. Rec. 137, 524.
Rice, D.H., K.M. McMenamin, L.C. Pritchett, D.D. Hancock, and T.E. Besser. 1999. Genetic subtyping of Escherichia coli O157 isolates from 41 Pacific Northwest USA cattle farms. Epidemiol. Infect. 122, 479–484.
Rocha, L.S., A. Falqueto, C.B. dos Santos, G. Grimaldi, Jr., and E. Cupolillo. 2007. Genetic structure of Lutzomyia (Nyssomyia) intermedia populations from two ecologic regions in Brazil where transmission of Leishmania (Viannia) braziliensis reflects distinct eco-epidemiologic features. Am. J. Trop. Med. Hyg. 76, 559–565.
Sabat, G., P. Rose, W.J. Hickey, and J.M. Harkin. 2000. Selective and sensitive method for PCR amplification of Escherichia coli 16S rRNA genes in soil. Appl. Environ. Microbiol. 66, 844–849.
Sambrook, J. and D.W. Russell. 2001. Molecular cloning: a laboratory manual, vol. 1, 3rd (ed.) Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York, NY, USA.
Schouten, J.M., E.A. Graat, K. Frankena, A.W. van de Giessen, W.K. van der Zwaluw, and M.C. de Jong. 2005. A longitudinal study of Escherichia coli O157 in cattle of a Dutch dairy farm and in the farm environment. Vet. Microbiol. 107, 193–204.
Seegers, H., C. Fourichon, and F. Beaudeau. 2003. Production effects related to mastitis and mastitis economics in dairy cattle herds. Vet. Res. 34, 475–491.
Shere, J.A., K.J. Bartlett, and C.W. Kaspar. 1998. Longitudinal study of Escherichia coli O157:H7 dissemination on four dairy farms in Wisconsin. Appl. Environ. Microbiol. 64, 1390–1399.
Son, I., J.A. Van Kessel, and J.S. Karns. 2009. Genotypic diversity of Escherichia coli in a dairy farm. Foodborne Pathog. Dis. 6, 837–847.
Souza, V., M. Rocha, A. Valera, and L.E. Eguiarte. 1999. Genetic structure of natural populations of Escherichia coli in wild hosts on different continents. Appl. Environ. Microbiol. 65, 3373–3385.
Stanford, K., D. Croy, S.J. Bach, G.L. Wallins, H. Zahiroddini, and T.A. McAllister. 2005. Ecology of Escherichia coli O157:H7 in commercial dairies in southern Alberta. J. Dairy Sci. 88, 4441–4451.
Storfer, A., M.A. Murphy, J.S. Evans, C.S. Goldberg, S. Robinson, S.F. Spear, R. Dezzani, E. Delmelle, L. Vierling, and L.P. Waits. 2007. Putting the ‘landscape’ in landscape genetics. Heredity 98, 128–142.
Storfer A., M.A. Murphy, S.F. Spear, R. Holderegger, and L.P. Waits. 2010. Landscape genetics: where are we now? Mol. Ecol. 19, 3496–3514.
Telles, M.P.C., J.A.F. Diniz-Filho, R.P. Bastos, T.N. Soares, L.D. Guimaraes, and L.P. Lima. 2007. Landscape genetics of Physalaemus cuvieri in Brazilian Cerrado: correspondence between population structure and patterns of human occupation and habitat loss. Biol. Conserv. 139, 37–46.
Tristao, L.C., A.G. Gonzalez, C.A. Coutinho, A.M. Cerqueira, M.J. Gomes, K. Irino, B.E. Guth, and J.R. Andrade. 2007. Virulence markers and genetic relationships of Shiga toxin-producing Escherichia coli strains from serogroup O111 isolated from cattle. Vet. Microbiol. 119, 358–365.
Van Donkersgoed, J., J. Berg, A. Potter, D. Hancock, T. Besser, D. Rice, J. LeJeune, and S. Klashinsky. 2001. Environmental sources and transmission of Escherichia coli O157:H7 in feedlot cattle. Can. Vet. J. 42, 714–720.
Vidovic, S. and D.R. Korber. 2006. Prevalence of Escherichia coli O157 in Saskatchewan cattle: characterization of isolates by using random amplified polymorphic DNA PCR, antibiotic resistance profiles, and pathogenicity determinants. Appl. Environ. Microbiol. 72, 4347–4355.
Walk, S.T., E.W. Alm, L.M. Calhoun, J.M. Mladonicky, and T.S. Whittam. 2007. Genetic diversity and population structure of Escherichia coli isolated from freshwater beaches. Environ. Microbiol. 9, 2274–2288.
Wallace, J.S., T. Cheasty, and K. Jones. 1997. Isolation of vero cytotoxin-producing Escherichia coli O157 from wild birds. J. Appl. Microbiol. 82, 399–404.
Wenz, J.R., G.M. Barrington, F.B. Garry, R.P. Ellis, and R.J. Magnuson. 2006. Escherichia coli isolates’ serotypes, genotypes, and virulence genes and clinical coliform mastitis severity. J. Dairy Sci. 89, 3408–3412.
Wetzel, A.N. and J.T. LeJeune. 2006. Clonal dissemination of Escherichia coli O157:H7 subtypes among dairy farms in northeast Ohio. Appl. Environ. Microbiol. 72, 2621–2626.
Yeh, F.C., R.C. Yang, T.B.J. Boyle, Z.H. Ye, and J.X. Mao. 1999. POPGENE version 1.31, the user-friendly shareware for population genetic analysis. Molecular Biology and Biotechnology Centre, University of Alberta, Canada.