Presence of antibiotic-resistant commensal bacteria in samples from agricultural, city, and national park environments evaluated by standard culture and real-time PCR methods

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Abstract:

This study examined the presence of antibiotic-resistant commensal bacteria among cattle operations representing areas heavily affected by agriculture, city locations representing areas affected by urban activities and indirectly affected by agriculture, and a national park representing an area not affected by agriculture. A total of 288 soil, fecal floor, and water samples were collected from cattle operations, from the city of Fort Collins, and from Rocky Mountain National Park (RMNP) in Colorado. In addition, a total of 42 new and unused feed, unused bedding, compost, and manure samples were obtained from the cattle operations. Total, tetracycline-resistant, and ceftiofur-resistant bacterial populations were enumerated by both standard culture plating and real-time PCR methods. Only wastewater samples from the cattle operations demonstrated both higher tetracycline-resistant bacterial counts (enumerated by the culture plating method) and tetracycline resistance gene copies (quantified by real-time PCR) compared to water samples collected from non-farm environments. The ceftiofur resistance gene, blaCMY-2, was not detectable in any of the samples, while the tetracycline resistance genes examined in this study, tet(B), tet(C), tet(W), and tet(O), were detected in all types of tested samples, except soil samples from RMNP. Tetracycline resistance gene pools quantified from the tet(O) and tet(W) genes were bigger than those from the tet(B) and tet(C) genes in fecal and water samples. Although only limited resistance genes, instead of a full set, were selected for real-time PCR quantification in this study, our results point to the need for further studies to determine natural and urban impacts on antibiotic resistance.

Cette étude visait à examiner la présence de bactéries commensales résistantes aux antibiotiques dans une ferme bovine, représentant les zones fortement touchées par l’agriculture, dans des localités urbaines, représentant des zones touchées par les activités urbaines et indirectement par l’agriculture, et enfin, dans un parc national, représentant une zone non touchée par l’agriculture. Un total de 288 échantillons de sol, de fèces et d’eau a été récolté dans la ferme bovine, dans la ville de Fort Collins, et dans le parc national Rocky Mountain National Park, au Colorado. En plus, 42 nouveaux échantillons de nourriture, de litière non utilisée, de compost et de fumier ont été récoltés dans la ferme bovine. Les populations bactériennes totale, résistante à la tétracycline et résistante au ceftiofur ont été dénombrées par culture standard sur plats de Pétris et par PCR en temps réel. Seuls les échantillons d’eaux usées de la ferme bovine montraient un nombre plus élevé de bactéries résistantes à la tétracycline (dénombré par la culture sur plats) et de copies de gènes de résistance à la tétracycline (quantifié par PCR en temps réel), comparativement aux échantillons d’eau récoltés d’environnements non agricoles. Le gène de résistance au ceftiofur, blaCMY-2 était indétectable dans tous les échantillons, alors que les gènes de résistance à la tétracycline examinés dans cette étude, tet(B), tet(C), tet(W) et tet(O), ont été détectés dans tous les échantillons, exception faite des échantillons de sols du parc national. Les pools de gènes de résistance à la tétracycline quantifiés à partir des gènes tet(O) et tet(W) étaient plus grands que ceux des gènes tet(B) et tet(C) dans les échantillons de fèces et d’eau. Même si, pour la quantification par PCR en temps réel, un nombre limité de gènes de résistance ont été choisis dans cette étude plutôt que la totalité de ces gènes, nos résultats suggèrent que des études plus poussées sont nécessaires pour évaluer les impacts des milieux naturels et urbains sur la résistance aux antibiotiques.

Document Type: Research Article

Publication date: September 1, 2010

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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