Intestinal bacteria are implicated increasingly as a pivotal factor in the development of Crohn's disease, but the specific components of the complex polymicrobial enteric environment driving the inflammatory response are unresolved. This study addresses the role of the ileal mucosa-associated microflora in Crohn's disease. A combination of culture-independent analysis of bacterial diversity (16S rDNA library analysis, quantitative PCR and fluorescence in situ hybridization) and molecular characterization of cultured bacteria was used to examine the ileal mucosa-associated flora of patients with Crohn's disease involving the ileum (13), Crohn's disease restricted to the colon (CCD) (8) and healthy individuals (7). Analysis of 16S rDNA libraries constructed from ileal mucosa yielded nine clades that segregated according to their origin (P<0.0001). 16S rDNA libraries of ileitis mucosa were enriched in sequences for Escherichia coli (P<0.001), but relatively depleted in a subset of Clostridiales (P<0.05). PCR of mucosal DNA was negative for Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis, Shigella and Listeria. The number of E. coli in situ correlated with the severity of ileal disease (rho 0.621, P<0.001) and invasive E. coli was restricted to inflamed mucosa. E. coli strains isolated from the ileum were predominantly novel in phylogeny, displayed pathogen-like behavior in vitro and harbored chromosomal and episomal elements similar to those described in extraintestinal pathogenic E. coli and pathogenic Enterobacteriaceae. These data establish that dysbiosis of the ileal mucosa-associated flora correlates with an ileal Crohn's disease (ICD) phenotype, and raise the possibility that a selective increase in a novel group of invasive E. coli is involved in the etiopathogenesis to Crohn's disease involving the ileum.

ABSTRACT Soil samples collected in the Great Smoky Mountains National Park yielded a Listeria isolate that could not be classified to the species level. Whole-genome sequence-based average nucleotide identity BLAST and in silico DNA-DNA Hybridization analyses confirmed this isolate to be a novel Listeria sensu stricto species with the highest similarity to L. marthii (ANI=93.9%, isDDH=55.9%). Additional whole-genome-based analysis using the Genome Taxonomy Database Toolkit, an automated program for classifying bacterial genomes, further supported delineation as a novel Listeria sensu stricto species, as this tool failed to assign a species identification but identified L. marthii as the closest match. Phenotypic and genotypic characterization results indicate that this species is nonpathogenic. Specifically, the novel Listeria species described here is phenotypically (i) non-hemolytic and (ii) negative for phosphatidylinositol-specific phospholipase C activity; the draft genome lacks all virulence genes found in the Listeria pathogenicity island 1 (LIPI-1), as well as the internalin genes inlA and inlB . While the type strain for the new species is phenotypically catalase-negative (an unusual characteristic for Listeria sensu stricto species), its genome contained an apparently intact catalase gene ( kat ); hence assessment of this phenotype with future isolates will be important. Rapid species identification systems ( Listeria API, VITEK 2, VITEK MS) misidentified this novel species as either L. monocytogenes, L. innocua , or L. marthii . We propose the name L. swaminathanii , and the type strain is FSL L7-0020 T (=ATCC TSD-239 T ). IMPORTANCE L. swaminathanii is a novel sensu stricto species that originated from a US National Park, and its place of origin is ultimately preventing this species from achieving valid status. The US National Park Service restricts strain accessibility and open access is currently a prerequisite for species validation. Essentially the only criteria that was not met for L. swaminathanii validation is accessibility of the type strain, therefore nomenclature status should not negate the significance of this discovery. As a novel sensu stricto species, L. swaminathanii expands the group of species whose presence is associated with an increased risk of an L. monocytogenes contamination, and therefore could play an important role in public health. While developers of Listeria spp. detection methods historically only included validly publish species in their validation studies, L. swaminathanii is unequivocally a sensu stricto species and should be included as well.

Genetic variation in a pathogen, including the causative agent of salmonellosis, Salmonella enterica , can occur as a result of eco-evolutionary forces triggered by dissimilarities of ecological niches. Here, we applied comparative genomics to study 90 antimicrobial resistant (AMR) S. enterica isolates from bovine and human hosts in New York state and Washington state to understand host- and geographic-associated population structure. Results revealed distinct presence/absence profiles of functional genes and pseudogenes (e.g., virulence genes) associated with bovine and human isolates. Notably, bovine isolates contained significantly more transposase genes but fewer transposase pseudogenes than human isolates, suggesting the occurrence of large-scale transposition in genomes of bovine and human isolates at different times. The high correlation between transposase genes and AMR genes, as well as plasmid replicons, highlights the potential role of horizontally transferred transposons in promoting adaptation to antibiotics. By contrast, a number of potentially geographic-associated single-nucleotide polymorphisms (SNPs), rather than geographic-associated genes, were identified. Interestingly, 38% of these SNPs were in genes annotated as cell surface protein-encoding genes, including some essential for antibiotic resistance and host colonization. Overall, different evolutionary forces and limited recent inter-population transmission appear to shape AMR S. enterica population structure in different hosts and geographic origins.Originality/Significance Statement Salmonella enterica , which is the causative agent of salmonellosis, poses a growing public health concern due to the emergence and spread of antimicrobial resistant (AMR) strains. The mechanisms underlying the population structure associated with different hosts and geographic origins of AMR S. enterica are underexplored due to limited genome-wide studies assessing the impact of ecological niches on genetic variations. By employing comparative genomics, our study provided insights into the genomic profiles of AMR S. enterica associated with two distinct hosts and two distant geographic locations, improving the mechanistic understanding of how bacterial population structure is shaped by different ecological niches. Our findings have broad implications for elucidating the impact of ecological and evolutionary forces on the adaptation, antimicrobial resistance, and pathogenicity of bacteria. Also, specific genetic markers we identified may help predict host or geographic origin of AMR Salmonella isolates, which could benefit the source tracking (e.g., host and geographic origins) of human disease cases and contamination events caused by AMR S. enterica .### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.

ABSTRACT Most foodborne salmonellosis outbreaks are linked to agricultural animal products with a few serovars accounting for most Salmonella isolated from specific animal products, suggesting an adaptation to the corresponding animal hosts and their respective environments. Here, we utilized whole-genome sequence (WGS) data to analyze the evolution and population genetics of seven serovars frequently isolated from ground beef (Montevideo, Cerro, and Dublin), chicken (Kentucky, Infantis, and Enteritidis), and turkey (Reading) in the United States. In addition, publicly available metadata were used to characterize major clades within each serovar with regard to public health significance. Except for Dublin, all serovars were polyphyletic, comprising 2–6 phylogenetic groups. Further partitioning of the phylogenies identified 25 major clades, including 12 associated with animal or environmental niches. These 12 clades differed in evolutionary parameters (e.g., substitution rates) as well as public health relevant characteristics (e.g., association with human illness, antimicrobial resistance). Overall, our results highlight several critical trends: (i) the Salmonella generation time appears to be more dependent on source than serovar and (ii) all serovars contain clades and sub-clades that are estimated to have emerged after the year 1940 and that are enriched for isolates associated with humans, agricultural animals, antimicrobial resistance (AMR), and/or specific geographical regions. These findings suggest that serotyping alone does not provide enough resolution to differentiate isolates that may have evolved independently, present distinct geographic distribution and host association, and possibly have distinct public health significance. IMPORTANCE Non-typhoidal Salmonella are major foodborne bacterial pathogens estimated to cause more than one million illnesses, thousands of hospitalizations, and hundreds of deaths annually in the United States. More than 70% of Salmonella outbreaks in the United States have been associated with agricultural animals. Certain serovars include persistent strains that have repeatedly contaminated beef, chicken, and turkey, causing outbreaks and sporadic cases over many years. These persistent strains represent a particular challenge to public health, as they are genetically clonal and widespread, making it difficult to differentiate distinct outbreak and contamination events using whole-genome sequence (WGS)-based subtyping methods (e.g., core genome allelic typing). Our results indicate that a phylogenetic approach is needed to investigate persistent strains and suggest that the association between a Salmonella serovar and an agricultural animal is driven by the expansion of clonal subtypes that likely became adapted to specific animals and associated environments.

ABSTRACT Small and medium sized dairy processing plants (SMDPs) may face unique challenges with respect to controlling Listeria in their processing environments, e.g., due to limited resources. The aim of this study was to implement and evaluate environmental monitoring programs (EMPs) for Listeria control in eight SMDPs in a ∼1-year longitudinal study; this included a comparison of pre-operation (i.e., after cleaning and sanitation and prior to production) and mid-operation (i.e., at least 4 h into production) sampling strategies. Among 2,072 environmental sponge samples collected across all plants, 272 (13%) were positive for Listeria . Listeria prevalence among pre- and mid-operation samples (15 and 17%, respectively), was not significantly different. Whole genome sequencing (WGS) performed on select isolates to characterize Listeria persistence patterns revealed repeated isolation of closely related Listeria isolates (i.e., ≤20 high quality single nucleotide polymorphism [hqSNP] differences) in 5/8 plants over >6 months, suggesting Listeria persistence and/or re-introduction was relatively common among the SMDPs evaluated here. WGS furthermore showed that for 41 sites where samples collected pre- and mid- operation were positive for Listeria , Listeria isolates obtained were highly related (i.e., ≤10 hqSNP differences), suggesting that pre-operation sampling alone may be sufficient and more effective for detecting sites of Listeria persistence. Importantly, our data also showed that only 1/8 plants showed a significant decrease in Listeria prevalence over 1 year, indicating continued challenges with Listeria control in at least some SMDPs. We conclude that options for simplified Listeria EMP programs (e.g., with a focus on pre-operation sampling, which allows for more rapid identification of likely persistence sites) may be valuable for improved Listeria control in SMDPs.