抗生素耐药性在全球范围内的流行对人类和动物的健康造成巨大的威胁。由于养殖业中抗生素大量使用产生的强烈选择压力导致抗生素耐药基因持续积累和进化。然而,有关中国奶牛养殖场中耐药基因的流行情况,及其潜在的扩散风险,迄今为止鲜有报道。首先,我们对山西省奶牛场抗生素的使用进行调查,并且采集奶牛粪便和奶牛场土壤样品。利用高通量宏基因组测序技术,研究奶牛粪便样品和奶牛场土壤样品中的耐药基因情况。我们检测到多种类型的抗生素耐药基因,能对主要种类的抗生素产生耐药性,如:β内酰胺类、四环素类,大环内酯类、氨基糖苷类、磺胺类、氯霉素类、链阳霉素类以及多肽类抗生素,并且粪便和土壤样品中的耐药基因有显著的相关性(R2= 0.66,<0.01)。另外,我们还测定了重金属铜、锌在粪便和土壤样品中的含量。粪便样品中,铜含量为 9.80-52.93 mg/kg,锌含量为 30.75-179.7 mg/kg。土壤样品中,铜含量为 18.77-58.88 mg/kg,锌含量为55.06-146.8 mg/kg。粪便中重金属抗性基因丰度为5-51,土壤样品中重金属抗性基因丰度为16-91。粪便样品中,重金属含量与重金属抗性基因显著正相关(R2= 0.48,p<0.01)。粪便中重金属含量与抗生素耐药基因显著正相关(R2= 0.63,p<0.01);重金属抗性基因与抗生素耐药基因也呈显著正相关(R2=0.95,p<0.001)。土壤中重金属抗性基因与抗生素耐药基因具有显著相关性(R2= 0.81,p<0.001)。为了评估山西奶牛场耐药基因通过转座进行水平转移的风险,我们通过荧光定量PCR检测了奶牛场粪便和土壤样品中转座酶基因的丰度。结果显示样品中含有高丰度的转座酶基因,并且土壤样品中的转座酶基因丰度与抗生素耐药基因丰度呈显著的正相关(R2= 0.77,p<0.001)。奶牛场耐药基因丰度和奶牛场的规模显著正相关(R2 = 0.41,p<0.01)。我们又采集了山东、河南、河北、江苏、内蒙古、新疆以及山西奶牛场的成年奶牛粪便,奶牛粪便堆肥,和犊牛粪便样品。通过荧光定量PCR检测其中12个耐药基因和9个转座酶基因丰度。试验结果显示全国奶牛场的成年奶牛粪便、奶牛粪肥、和犊牛粪便样品的宏基因组中均检测到高丰度的抗生素耐药基因和转座酶基因。堆肥中耐药基因的平均丰度是成年奶牛粪便中的耐药基因丰度的2.6倍,而犊牛肠道中的耐药基因平均丰度是成年奶牛粪便中的耐药基因丰度的7.6倍。并且,全国7个省份奶牛场样品中耐药基因和转座酶基因丰度存在极为显著的正相关(R2=0.91,p<0.001)。养殖场动物粪便细菌多样性以及耐药基因的流行情况被广泛研究。然而,在青藏高原散养的牦牛粪便细菌多样性及耐药基因的情况目前还无人报道。因此,我们采集了青藏高原牦牛粪便样品,通过16SrRNA测序检测其粪便细菌的多样性。结果显示牦牛肠道的优势菌群为厚壁菌门(53.7%),拟杆菌门(33.5%),变形菌门(4.7%)。厚壁菌和拟杆菌的比值为1.60。梭菌属、普氏菌属、拟杆菌属和Akkermansia菌属在所有样品中具有较高的丰度。此外,我们还检测到10个四环素、磺胺类、大环类脂类、链霉素和氯霉素类耐药基因,这些基因在牦牛粪便样品中具有较高的相对丰度。