Projekt

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Tracking antibiotic resistance from environmental reservoirs to the food chain

Gesuchsteller/in Drissner David
Nummer 167068
Förderungsinstrument NFP 72 Antimikrobielle Resistenz
Forschungseinrichtung Sensory Science Food Microbiology, Analytics & Sensory P13
Hochschule Forschungsanstalten Agroscope - AGS
Hauptdisziplin Experimentelle Mikrobiologie
Beginn/Ende 01.01.2017 - 30.06.2020
Bewilligter Betrag 483'799.00
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Alle Disziplinen (9)

Disziplin
Experimentelle Mikrobiologie
Forst- und Agrarwissenschaften
Oekologie
Hydrologie, Limnologie, Glaziologie
Bodenkunde
Molekularbiologie
Umweltforschung
Botanik
Medizinische Mikrobiologie

Keywords (10)

environment; water; food; manure; spread of antibiotic resistance; soil; horizontal gene transfer; plasmidome; microbiome; resistome

Lay Summary (Deutsch)

Lead
Auf Salat finden sich immer wieder antibiotikaresistente Keime. Wir zeigen auf, aus welchen Quellen diese während des Anbaus auf die Salatpflanzen gelangen
Lay summary
Porträt: Jährlich sterben in der EU mehr als 25000 Menschen an Infektionen mit antibiotikaresistenten Bakterien. Studien deuten darauf hin, dass klinisch bedeutsame Antibiotikaresistenzen ihren Ursprung in der Umwelt haben. Boden, Oberflächengewässer und landwirtschaftlich genutzte organische Dünger enthalten eine Vielzahl an antibiotikaresistenten Bakterien. Bisher ist nur wenig darüber bekannt, wie Antibiotikaresistenzen aus den genannten Umweltquellen auf pflanzliche Lebensmittel übertragen werden. Wir untersuchen in diesem Projekt welche Resistenzen und Bakterien aus dem Boden, aus Bewässerungswasser und Dünger während des Wachstums von Salatpflanzen bis zur Ernte auf diese übertragen werden.

Hintergrund: Roh verzehrte pflanzliche Produkte sind für eine gesunde Ernährung bedeutend. Studien zeigen, dass auf diesen Lebensmitteln antibiotikaresistente Bakterien vorkommen. Bezüglich Ursprung, Übertragungswege und Entwicklung dieser Bakterien auf Pflanzen während des Feldanbaus bestehen Wissenslücken, die im Projekt geschlossen werden.  

Ziele: Wir untersuchen welche antibiotikaresistenten Umweltbakterien und humanpathogenen Bakterien aus Umweltquellen auf Nahrungspflanzen übertragen werden, in welchem Ausmass dies geschieht und welche Resistenzen überdauern. Feldstudien mit Salatpflanzen als auch Gewächshausexperimente umfassen auch die Charakterisierung von mobilen genetischen Elementen, die die Resistenzübertragung zwischen verschiedenen Bakterien ermöglichen.

Bedeutung: Die Studie liefert neue wissenschaftliche Daten über die Übertragung von Antibiotikaresistenzen an den Schnittstellen von Boden, Dünger, Bewässerungswasser und Pflanze im Anbau pflanzlicher Frischprodukte. Die Ergebnisse dienen der Entwicklung von Empfehlungen und Massnahmen für die landwirtschaftliche Praxis, von Monitoringprogrammen und behördlichen Richtlinien, um Antibiotikaresistenzen in der Umwelt und Landwirtschaft sowie die Übertragung auf die Lebensmittelkette nachhaltig zu reduzieren.

Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 08.12.2017

Lay Summary (Französisch)

Lead
Des germes résistants aux antibiotiques sont régulièrement observés sur la salade. Nous présentons comment ceux-ci parviennent sur les plants durant leur culture et de quelles sources ils proviennent.
Lay summary

Les bactéries résistantes sont aussi présentes dans les sols, les eaux de surface et les engrais organiques agricoles. On suppose qu’elles se transmettent à l’homme lors de la consommation de fruits et de légumes mais on ignore presque tout de la manière dont le transfert entre l’environnement et les plantes cultivées s’opère. Nous étudions le phénomène à partir de l’exemple de la salade afin de déterminer quelles sources entraînent la contamination de cette culture. Nous prenons en compte les sols, les eaux d’irrigation et les engrais utilisés de la plantation à la récolte. Nous analysons les catégories de bactéries transmises, leur provenance et leur quantité et observons quelles résistances perdurent jusqu’à la récolte, que la culture soit effectuée en plein champ ou sous serre.

Contexte
Les végétaux consommés crus sont un apport essentiel à notre alimentation, mais peuvent être porteurs de bactéries résistantes aux antibiotiques. Contrairement aux aliments cuits, les produits consommés crus véhiculent des germes qui ne sont pas détruits lors de la préparation. Il est donc important d’adopter certaines mesures afin d’éviter la contamination des végétaux en amont. Toutefois, les connaissances disponibles jusqu’ici dans ce domaine n’autorisaient pas une prévention ciblée.

Objectif
Nous souhaitons acquérir des connaissances précises sur les germes qui contaminent les plants de salade cultivés en plein champ ou sous serre et les sources dont ils proviennent. Nous analysons les agents pathogènes qui peuvent induire des maladies au même titre que les bactéries inoffensives présentes dans l’environnement. Ces dernières peuvent en effet jouer un rôle dans le développement des résistances dans la mesure où elles sont également susceptibles d’échanger du matériel génétique.

Importance
Nos résultats serviront à élaborer des mesures pour la pratique agricole et des directives administratives, afin d’empêcher que des résistances se propagent par l’intermédiaire de produits alimentaires végétaux. Notre étude fournira également des indications utiles pour l’élaboration de programmes de surveillance.


Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 08.12.2017

Lay Summary (Englisch)

Lead
Antibiotic-resistant germs are repeatedly found on lettuce. We identify the sources from which they are transferred to the plants during cultivation.
Lay summary

Antibiotic-resistant bacteria occur in the environment, in soil, bodies of surface water and organic fertilisers used in agriculture. They are presumed to pass from these sources to humans via plant-based food. However, little is known about how these bacteria are transferred from the environment to commercially grown plants. We are studying this aspect in lettuce cultivation and determining the sources from which resistant bacteria are transferred to the plants. We are investigating soil, irrigation water and fertilisers used during growth up to the point the plants are harvested. We are analysing which bacteria are transferred from which sources and in what quantities, as well as which forms of resistance persist until harvesting. Our study looks at both field and greenhouse cultivation.

Background
While an important source of food, plant products consumed in their raw state may also be carriers of antibiotic-resistant bacteria. Unlike cooked products, germs on products that eaten raw are not killed during preparation. This is why preventive measures to stop pathogens contaminating plants in the first place are important. Until now, however, the knowledge needed to act has not been available.

Aim
We want to obtain precise information as to which germs are transferred from which sources to lettuce plants in fields and greenhouses. We are analysing disease-causing pathogens that can affect humans and environmental bacteria that are in themselves harmless to people. These, too, play a role in the development of resistant pathogens since bacteria can exchange genetic material between themselves.

Relevance
Our results can be used to develop regulatory guidelines and practical measures for agriculture with the aim of preventing the spread of resistance by plant-based foods. They also provide information that could be useful in setting up monitoring programmes.


Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 08.12.2017

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

Projektpartner

Abstract

Antibiotics used in human and animal medicine are rapidly losing their effectiveness owing to an increase in antibiotic resistant bacteria (ARB) and antibiotic resistance (AR) mechanisms including multidrug-resistance worldwide. AR genes are not limited to bacteria hosted by humans and animals but are also in bacteria present in food and its production environment, i.e. in relation to plant-based food the soil and water. The overall aim of the present NRP72 project proposal is to understand how AR transfers from environmental reservoirs to the start of the food chain and then to identify which of these resistant bacteria and genes are capable of surviving on the lettuce over the growth period of the vegetable. We will close the knowledge gaps that exist at the interfaces between environmental factors (soil and water) and agricultural practices (manure application to soil, use of surface water for irrigation) and the food that we eat by characterizing resistomes, microbiomes and plasmidomes of soil, water and plants. This is possible by using state-of-the-art methodologies that are well established in the research groups of the applicants and project partners. Research results obtained will serve as the basis for the development of risk assessment models in which soil, manure and water will be considered and thus allow the development of strategies to minimise the spread of AR from the environment to agriculture and the food chain.
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