湖南地区猪捷申病毒和猪萨佩罗病毒的分子流行病学和基因特性研究

来源 :湖南农业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:fancylhs
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猪捷申病毒(porcine teschovirus,PTV)和猪萨佩罗病毒(porcine sapelovirus,PSV)同属于小RNA病毒科,分别属于捷申病毒属和萨佩罗病毒属,在猪群中存在广泛,感染PTV或PSV能导致猪的腹泻、呼吸道疾病、脑脊髓灰质炎等,甚至死亡。为了解湖南省猪群中PTV和PSV的感染情况以及流行毒株的分子特征,我们建立了分别用于检测PTV和PSV的RT-PCR方法,应用这两种方法对其他常见的猪病毒性病原的DNA或cDNA进行PCR扩增均无特异性条带出现,证明其具有强的特异性;PTV-RT-PCR方法最低能够检测到36.4 copies/μL的含PTV目的片段的质粒DNA,PSV-RT-PCR方法最低能够检测到58.9 copies/μL的含PSV目的片段的质粒DNA,从而证明了这两种RT-PCR方法的敏感性高。2014年2017年,从湖南省的42个猪场共采集了460份粪便样品和118份肠道内容物样品,应用PTV-RT-PCR方法对猪群中PTV的感染情况进行调查后发现猪群感染PTV的总体阳性率达到14.88%,其中在保育阶段(16.44%)和育肥阶段(20.55%)的感染率要明显高于哺乳仔猪阶段(9.18%),另外健康猪群中PTV的感染率(19.06%)要明显高于腹泻猪群(7.87%),且在健康猪群中鉴定出的PTV基因型种类(15种基因型)要比在腹泻猪群中(8种基因型)鉴定出的多。目前报道PTV至少包含13种基因型(PTV 1-13),在对PTV阳性样品的基因型进行鉴定后发现多种PTV基因型(除了PTV 7和PTV 8)在猪群中共同传播,这表明湖南地区流行的PTV毒株存在着广泛的基因多样性,且PTV不同基因型的毒株或同一基因型的不同毒株发生混合感染的情况普遍存在,在感染PTV的猪群中占比26.74%,此外在本研究中还鉴定出4种新的PTV基因型(暂命名为PTV 14–17),这在全球范围内是首次报道。应用PSV-RT-PCR方法对猪群中PSV的感染情况进行调查后发现猪群感染PSV的总体阳性率达到42.21%,其中在保育阶段和育肥阶段的感染率分别为60.44%和49.32%,要明显地高于在哺乳仔猪阶段的感染率(17.39%),另外健康猪群中PSV的感染率(48.34%)要明显高于腹泻猪群(31.94%)。除此之外,PTV和PSV在猪群中的共感染率达到9.86%。这些结果表明PTV和PSV在猪群中广泛流行,且存在着共同感染的情况,两种病毒的感染规律相似,感染高峰期均集中在保育阶段和育肥阶段,此外,无论是PTV还是PSV,健康猪群中的感染率均较高,这说明猪群感染PTV和PSV在多数情况下并不表现出临床症状。将PTV阳性样品接种PK-15细胞,经基因型鉴定为PTV 13-17的部分样品接种ST细胞,连续传代3次后经RT-PCR鉴定共分离得到66株PTV,完成了对其中42株PTV的近全基因组序列以及3株PTV的全长VP1基因序列的测序,将完成测序的这些毒株分别命名为PTV HuN1-45,并将序列上传至GenBank数据库。45株PTV-HuNs与其他的参考毒株的基因组序列比对结果显示PTV的多聚蛋白基因包含6609-6651个碱基,编码2202-2217个氨基酸,根据VP1基因和核衣壳蛋白基因序列的进化分析,所有的PTV毒株可以明显地分为17个主要的基因型(PTV 1-17),本研究共分离到其中的8种基因型(PTV 2-6,9,11,17),其中PTV 3-6,9,11毒株的分离在国内是首次报道,2株PTV 17的分离在世界范围内是首次报道。重组分析显示PTV-HuNs中存在着9种重组事件(包括15个重组毒株),其中包括8个基因型间的重组事件和1个基因型内部的重组事件,另外还发现了2个重组断裂热点(多聚蛋白基因的1410位和3500位附近)。PTV-HuNs与现有的PTV参考毒株多聚蛋白基因的核酸突变率和最近共同祖先起源时间的评估结果表明PTV多聚蛋白基因每年每个位点的核酸突变率达到5.00×10-4,PTV的最近共同祖先起源于511年前。另外PTV多聚蛋白基因的压力选择分析结果表明纯化选择在PTV的核苷酸突变选择中起到主导作用,仅发现有少量的阳性选择位点。将PSV阳性样品接种PK-15细胞,连续传代3次后经RT-PCR鉴定共分离得到43株PSV,完成了对其中33株PSV的近全基因组序列测序,将完成测序的这些毒株分别分别命名为PSV HuN1-33,并将序列上传至GenBank数据库。33株PSV-HuNs与其他的PSV参考毒株的基因组序列比对结果显示PSV的多聚蛋白基因包含6972-7005个碱基,编码2323-2334个氨基酸,其中多数PSV-HuNs株的多聚蛋白基因由6996个碱基组成,编码2332个氨基酸,PSV毒株之间多聚蛋白氨基酸序列的差异与VP1基因C末端部分氨基酸残基的插入或缺失有关。PSV-HuNs的核衣壳蛋白基因序列的进化及基因遗传距离分析结果表明PSV-HuNs之间存在着高的基因多样性,另外通过构建3CD基因的进化树发现,PSV-HuNs各个毒株在该进化树的位置与在根据衣壳蛋白基因序列构建的进化树上的位置有着明显的不一致,因此我们推测在PSV-HuNs的进化过程中可能发生过重组。重组分析显示PSV-HuNs株中存在着6种重组事件(包括8个重组毒株),且发现一个潜在的重组热点区(P1区的3’端附近)。PSV多聚蛋白基因的压力选择分析结果表明纯化选择同样在PSV的核苷酸突变选择中起到主导作用,仅发现有少量的阳性选择位点。总的来说,本研究建立了具有特异性强、敏感性高且重复性好等特点的检测PTV和PSV的RT-PCR方法,并采用该方法对湖南地区猪群中PTV和PSV的分子流行情况进行了调查,进而阐明了PTV和PSV在猪群中的流行规律和特点;此外,PTV和PSV流行毒株的基因特性研究表明湖南省内流行的PTV和PSV毒株均存在着广泛的基因多样性,强的纯化选择作用和病毒基因重组对PTV和PSV的进化起到了重要的作用。因此,本研究为PTV和PSV的分子流行病学研究和病原分子基因特性研究打下了坚实的基础,为预防和控制由相关病原可能引起的疾病的发生提供早期的预警和监测,避免对养猪业造成经济损失。
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