Large-scale phenotypic and genomic analysis of Listeria monocytogenes reveals diversity in the sensitivity to quaternary ammonium compounds but not to peracetic acid
单核细胞增生李斯特菌的大规模表型和基因组分析揭示其对季铵盐化合物的敏感性存在多样性，但对过氧乙酸无多样性
来源：Applied and Environmental Microbiology 2025, Volume 91, Issue 4, e01829-24
《应用与环境微生物学》，2025年，第91卷，第4期，文章编号e01829-24
摘要
本研究针对1671株单核细胞增生李斯特菌评估对季铵盐类消毒剂的敏感性，对414株评估对过氧乙酸的敏感性，结合表型与全基因组关联分析发现，菌株对季铵盐的耐受性与bcrABC、emrE、emrC、qacH这四个基因高度吻合（表型基因型一致性达95%）；全球39196株基因组数据分析显示，28%携带季铵盐耐受基因，bcrABC在美国占主导，qacH在欧洲占主导；所有菌株对过氧乙酸的敏感性无显著差异，未形成明显耐受分化。研究为食品行业消毒剂选择与耐药风险防控提供了大规模数据支撑。
关键词
单核细胞增生李斯特菌；食品工业；消毒剂；季铵盐化合物；过氧乙酸
研究目的
明确单核细胞增生李斯特菌对食品工业常用消毒剂季铵盐和过氧乙酸的敏感性多样性，鉴定关键耐受基因及其全球分布规律，为食品加工环境消毒策略提供科学依据。
研究思路
收集覆盖多地域、多来源、多年份的1671株李斯特菌，采用微量肉汤稀释法测定对季铵盐的MIC值，用生长曲线法分析对过氧乙酸的敏感性；全基因组测序筛选耐受基因，计算表型与基因型一致性；拓展至全球近4万株公共基因组数据，分析耐受基因的地理、克隆群、来源分布；最终对比两类消毒剂的耐受特征。
研究亮点
1 开展迄今最大规模的李斯特菌消毒剂敏感性表型与基因组联合分析。
2 证实季铵盐耐受可通过4个核心基因高效预测，一致性高达95%。
3 揭示季铵盐耐受基因存在显著地理分布差异，过氧乙酸无明显耐受分化。
4 为食品工业提供可直接应用的消毒风险评估与基因检测依据。
可延伸的方向
1 开展未携带已知基因但表现耐受菌株的全基因组关联分析，挖掘新机制。
2 研究季铵盐耐受与重金属、热胁迫等抗性基因的共选择与共传播机制。
3 探索过氧乙酸极低耐受差异的分子基础与稳定杀菌机理。
4 建立基于基因组的李斯特菌消毒风险快速预警模型。
5 研究复合消毒剂使用对耐受菌株选择压力的影响。
测量的数据及研究意义
1 菌株基本信息数据：1671株菌的国别、来源、年份、谱系、克隆群（图1、2），为研究提供代表性与多样性基础，确保结论可外推至食品加工场景。
2 季铵盐MIC数据：苯扎氯铵、DDAC、商用季铵盐的MIC分布与分界值（图3），明确耐受与敏感菌株划分标准，证实表型呈双峰分布，与基因型高度对应。
3 表型基因型一致性数据：95%耐受株携带bcrABC/qacH/emrE/emrC之一，支撑用基因检测快速预判耐受表型。
4 过氧乙酸敏感性数据：414株菌的ΔPAUC曲线下面积变化率（图4、5），证明对过氧乙酸敏感性呈正态分布，无明显耐受亚群。
5 耐受基因分布数据：qacH、bcrABC等在克隆群、来源、地理上的分布（图6、8），揭示欧洲以qacH为主、美国以bcrABC为主的地域格局。
6 应激与质粒基因关联数据：耐受株更易携带镉抗性、热抗性等基因（图7），提示多抗性共选择风险。
结论
1 单核细胞增生李斯特菌对季铵盐类消毒剂的敏感性存在显著多样性，主要由bcrABC、qacH、emrC、emrE四个基因决定，表型基因型一致性达95%。
2 季铵盐耐受基因在全球分布具有地理特异性，bcrABC在美国占优，qacH在欧洲占优。
3 所有受试菌株对过氧乙酸的敏感性差异极小，无明显耐受分化，可作为食品工业稳定可靠的消毒剂。
4 可直接通过检测四个核心基因预测李斯特菌对季铵盐的耐受表型，无需繁琐表型实验。
5 少数耐受株不携带已知基因，提示存在未被发现的耐受机制。
使用芬兰Bioscreen仪器测量数据的研究意义
使用Bioscreen C全自动生长曲线分析仪测定414株李斯特菌在亚抑菌浓度过氧乙酸下的OD540值，计算ΔPAUC（曲线下面积变化百分比），实现高精度、高通量、长时间连续监测生长抑制程度；数据客观反映菌株对过氧乙酸的细微敏感性差异，证明其整体呈正态分布、无明显耐受亚群，为“过氧乙酸不易产生耐受”这一核心结论提供了定量、可重复、高说服力的实验证据，是本研究最关键的敏感性数据来源。