Abstract The goal of this study is to investigate the origin, prevalence, and evolution of the pESI megaplasmid in Salmonella isolated from animals, foods, and humans. We queried 510,097 Salmonella genomes under the National Center for Biotechnology Information (NCBI) Pathogen Detection (PD) database for the presence of potential sequences containing the pESI plasmid in animal, food, and environmental sources. The presence of the pESI megaplasmid was confirmed by using seven plasmid-specific markers ( rd A, pil L, Sog S, Trb A, ipf , ipr 2 and Inc FIB(pN55391)). The plasmid and chromosome phylogeny of these isolates was inferred from single nucleotide polymorphisms (SNPs). Our search resolved six Salmonella clusters carrying the pESI plasmid. Four were emergent Salmonella Infantis clusters, and one each belonged to serovar Senftenberg and Alachua. The Infantis cluster with a pESI plasmid carrying bla CTX-M-65 gene was the biggest of the four emergent Infantis clusters, with over 10,000 isolates. This cluster was first detected in South America and has since spread widely in United States. Over time the composition of pESI in United States has changed with the average number of resistance genes showing a decrease from 9 in 2014 to 5 in 2022, resulting from changes in gene content in two integrons present in the plasmid. A recent and emerging cluster of Senftenberg, which carries the bla CTX-M-65 gene and is primarily associated with turkey sources, was the second largest in the United States. SNP analysis showed that this cluster likely originated in North Carolina with the recent acquisition of the pESI plasmid. A single Alachua isolate from turkey was also found to carry the pESI plasmid containing bla CTX-M-65 gene. The study of the pESI plasmid, its evolution and mechanism of spread can help us in developing appropriate strategies for the prevention and further spread of this multi-drug resistant plasmid in Salmonella in poultry and humans.

Objective: Genomic analyses were performed on florfenicol resistant (FFNR) Campylobacter coli (C. coli) isolated from cattle and the cfr(C) gene-associated multi-drug resistance (MDR) plasmid was characterized. Methods: Sixteen FFNR C. coli isolates recovered between 2013-2018 from beef cattle were sequenced. SNPs across the genome and the structures of MDR plasmids were investigated. Conjugation was performed to determine the transferability of cfr(C) associated MDR plasmids. The spectrum of resistance encoded by the cfr(C) gene was further investigated by agar dilution. Results: All 16 FFNR isolates were MDR and exhibited co-resistance to ciprofloxacin, nalidixic acid, clindamycin and tetracycline. All isolates carried aph(3′)-III, hph, ΔaadE (truncated), blaOXA-61, cfr(C), and tet(O) genes plus a mutation of GyrA T86I. The cfr(C), aph(3′)-III, hph ΔaadE, and tet(O) genes were co-located on transferable MDR plasmids with size 48-50 kb. These plasmids showed high sequence homology with the pTet plasmid, and carried several Campylobacter virulence genes. The cfr(C) gene conferred resistance to florfenicol (8-32 µg/ml), clindamycin (512-1,024 µg/ml), linezolid (128-512 µg/ml), and tiamulin (1,024 µg/ml). Phylogenetic analysis showed SNP differences ranging from 11-2,248 among the 16 isolates. Conclusions: The results showed that the cfr(C) gene located in the conjugative pTet MDR/virulence plasmid is present in diverse strains, where it confers high levels of resistance to several antimicrobials, including linezolid, a critical drug for treating Gram positive bacterial infections in humans. This study highlights the power of genomic antimicrobial resistance and provides information that is needed for accurate risk assessment and mitigation strategies.