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大肠杆菌是一种革兰氏阴性杆菌,宿主范围广泛,分为共生菌和致病菌。致病性大肠杆菌是腹泻、食源性疾病和各种肠道外感染的主要病原。发现致病性大肠杆菌感染驴驹后主要表现为腹泻、败血症,病死率高,对驴规模化养殖造成了严重的经济损失。
1.腹泻驴驹病原菌的分离与鉴定
自2017年11月至2019年4月,分别在山东省聊城市20个规模化驴养殖场,共采集发病驴样本332份,包括肝脏和肠内容物220份和肛门拭子112份。通过细菌分离培养、XK自动细菌鉴定仪生化鉴定,从332份样本中鉴定出196份驴源大肠杆菌。分离株在麦康凯琼脂培养基和伊红美蓝培养基上培养,显示为典型大肠杆菌菌落特征。透射电镜观察纯化的大肠杆菌,形态为中等大小的典型杆状细菌,见鞭毛和菌毛结构;革兰氏染色后菌体呈红色短杆状,无芽孢,两端钝圆,单个或者成对排列分布,符合大肠杆菌的形态特征。选取10株大肠杆菌样品进行腹腔注射,均可以引起小鼠不同程度的发病或死亡,表明分离株为致病性大肠杆菌。可确定驴源大肠杆菌是驴驹发生腹泻、败血症和死亡病例的直接病原体。
2.大肠杆菌毒力因子检测分析
设计特异性引物对30株大肠杆菌可能携带的37种毒力因子进行PCR鉴定,结果共鉴定出15种毒力因子,其阳性率分别为OMPA(73%),safD(77%),traTa(73%),STa(67%),EAST1(67%),astA(63%),kspⅡ(60%),irp2(73%),iucD(57%),eaeA(57%),vat(47%),iss(33%),cva(27%),ETT2(73%),K88(60%)。通过毒力因子基因谱检测,结果显示30株大肠杆菌携带毒力基因情况差异显著,最高携带13种毒力基因,含有10种毒力基因以上的菌株有9株。结果说明,从腹泻性驴驹分离的大肠杆菌大部分携带多种毒力因子,致病性较高。
3.大肠杆菌全基因组分析
本研究选取pE.coilLa18菌株进行全基因组测序,将测序序列进行比对分析。该序列G+C含量51%,预测包含4544个基因,其中长度大于500bp的基因数量为3247个,其中大于1000bp的基因数量为1626个,平均基因长度为913bp。通过毒力因子筛选可以发现,毒力因子fepB、entC、fepA、fepD、entB、fepC、ompA匹配率均超过99%,这些毒力因子主要映射于Escherichia coli CFT073和Escherichia coli O18:K1:H7str.RS218菌属分类;通过毒力因子比对分析,结果说明临床所得菌株更可能是Escherichia coli CFT073。通过碳水化合物活性酶分析,结果显示此病原菌的基因重点参与糖类的转移、水解代谢等。病原宿主互作结果显示,此菌株可能在向着毒力减弱和丢失的方向进化。通过进化树分析,发现本研究中所用菌株与Escherichia_coli_O15_H18_str._K1516:1446601最为近缘。聚类分析显示本研究中菌株与Escherichia_coli_UMEA_3151_1菌株的演化方向相似。
1.腹泻驴驹病原菌的分离与鉴定
自2017年11月至2019年4月,分别在山东省聊城市20个规模化驴养殖场,共采集发病驴样本332份,包括肝脏和肠内容物220份和肛门拭子112份。通过细菌分离培养、XK自动细菌鉴定仪生化鉴定,从332份样本中鉴定出196份驴源大肠杆菌。分离株在麦康凯琼脂培养基和伊红美蓝培养基上培养,显示为典型大肠杆菌菌落特征。透射电镜观察纯化的大肠杆菌,形态为中等大小的典型杆状细菌,见鞭毛和菌毛结构;革兰氏染色后菌体呈红色短杆状,无芽孢,两端钝圆,单个或者成对排列分布,符合大肠杆菌的形态特征。选取10株大肠杆菌样品进行腹腔注射,均可以引起小鼠不同程度的发病或死亡,表明分离株为致病性大肠杆菌。可确定驴源大肠杆菌是驴驹发生腹泻、败血症和死亡病例的直接病原体。
2.大肠杆菌毒力因子检测分析
设计特异性引物对30株大肠杆菌可能携带的37种毒力因子进行PCR鉴定,结果共鉴定出15种毒力因子,其阳性率分别为OMPA(73%),safD(77%),traTa(73%),STa(67%),EAST1(67%),astA(63%),kspⅡ(60%),irp2(73%),iucD(57%),eaeA(57%),vat(47%),iss(33%),cva(27%),ETT2(73%),K88(60%)。通过毒力因子基因谱检测,结果显示30株大肠杆菌携带毒力基因情况差异显著,最高携带13种毒力基因,含有10种毒力基因以上的菌株有9株。结果说明,从腹泻性驴驹分离的大肠杆菌大部分携带多种毒力因子,致病性较高。
3.大肠杆菌全基因组分析
本研究选取pE.coilLa18菌株进行全基因组测序,将测序序列进行比对分析。该序列G+C含量51%,预测包含4544个基因,其中长度大于500bp的基因数量为3247个,其中大于1000bp的基因数量为1626个,平均基因长度为913bp。通过毒力因子筛选可以发现,毒力因子fepB、entC、fepA、fepD、entB、fepC、ompA匹配率均超过99%,这些毒力因子主要映射于Escherichia coli CFT073和Escherichia coli O18:K1:H7str.RS218菌属分类;通过毒力因子比对分析,结果说明临床所得菌株更可能是Escherichia coli CFT073。通过碳水化合物活性酶分析,结果显示此病原菌的基因重点参与糖类的转移、水解代谢等。病原宿主互作结果显示,此菌株可能在向着毒力减弱和丢失的方向进化。通过进化树分析,发现本研究中所用菌株与Escherichia_coli_O15_H18_str._K1516:1446601最为近缘。聚类分析显示本研究中菌株与Escherichia_coli_UMEA_3151_1菌株的演化方向相似。