occurrence and genomic characterization of esbl-producing, mcr-1-harboring escherichia coli in farming soil

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2017
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Abstract
The emergence and spread of the mobile colistin resistance gene (mcr-1) has become a major global public health concern. So far, this gene has been widely detected in food animals, pets, food, and humans. However, there is little information on the contamination of mcr-1-containing bacteria in farming soils. In August 2016, a survey of ESBL-producing Escherichia coli isolated from farming soils was conducted in Shandong Province, China. We observed colistin resistance in 12 of 53 (22.6%) ESBL-producing Enterobacteriaceae isolates from farming soil. Six mcr-1-positive E. coli strains originating from a livestock-intensive area were found. The isolates belonged to four different STs (ST2060, ST3014, ST6756, and ST1560) and harbored extensive additional resistance genes. An E. coli with blaNDM-1 was also detected in a soil sample from the same area. Comparative whole genome sequencing and S1-PFGE analysis indicated that mcr-1 was chromosomally encoded in four isolates and located on IncHI2 plasmids in two isolates. To our knowledge, we report the first isolation of mcr-1 in ESBL-producing E. coli from farming soils. This work highlights the importance of active surveillance of colistin-resistant organisms in soil. Moreover, investigations addressing the influence of animal manure application on the transmission of mcr-1-producing bacteria are also warranted.
Das Auftreten und die Ausbreitung des mobilen Colistin-Resistenzgens (mcr-1) hat sich zu einem bedeutenden weltweiten Problem für die öffentliche Gesundheit entwickelt. Bislang wurde dieses Gen vielfach bei Nutztieren, Heimtieren, in Lebensmitteln sowie beim Menschen nachgewiesen. Es liegen jedoch nur wenige Informationen über die Kontamination landwirtschaftlicher Böden mit mcr-1-tragenden Bakterien vor. Im August 2016 wurde in der Provinz Shandong (China) eine Untersuchung von ESBL-produzierenden *Escherichia coli* aus landwirtschaftlich genutzten Böden durchgeführt. Wir stellten bei 12 von 53 (22,6 %) ESBL-produzierenden Enterobacteriaceae-Isolaten aus landwirtschaftlichen Böden eine Colistin-Resistenz fest. Es wurden sechs mcr-1-positive *E.-coli*-Stämme nachgewiesen, die aus einem Gebiet mit intensiver Nutztierhaltung stammten. Die Isolate gehörten vier verschiedenen STs (ST2060, ST3014, ST6756 und ST1560) an und wiesen umfangreiche zusätzliche Resistenzgene auf. Ein *E. coli* mit blaNDM-1 wurde ebenfalls in einer Bodenprobe aus demselben Gebiet detektiert. Vergleichende Ganzgenomsequenzierungen und S1-PFGE-Analysen ergaben, dass mcr-1 bei vier Isolaten chromosomal kodiert und bei zwei Isolaten auf IncHI2-Plasmiden lokalisiert war. Nach unserem Kenntnisstand berichten wir hier über die erstmalige Isolierung von mcr-1 in ESBL-produzierenden *E. coli* aus landwirtschaftlichen Böden. Diese Arbeit unterstreicht die Bedeutung einer aktiven Überwachung Colistin-resistenter Organismen im Boden. Darüber hinaus sind weiterführende Untersuchungen zum Einfluss der Ausbringung von Wirtschaftsdünger auf die Übertragung mcr-1-produzierender Bakterien dringend geboten.
Reference Key
zheng2017frontiersoccurrence Use this key to autocite in the manuscript while using SciMatic Manuscript Manager or Thesis Manager
Authors ;Beiwen Zheng;Chen Huang;Hao Xu;Lihua Guo;Jing Zhang;Jing Zhang;Xin Wang;Xin Wang;Xiawei Jiang;Xiao Yu;Linfeng Jin;Xuewen Li;Youjun Feng;Yonghong Xiao;Lanjuan Li
Journal journal of magnetic resonance (san diego, calif : 1997)
Year 2017
DOI
10.3389/fmicb.2017.02510
URL
http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fmicb.2017.02510/full
Keywords
Escherichia coli esbls mcr-1

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