结核分枝杆菌及牛分枝杆菌是结核分枝杆菌复合群的主要成员,是引起人和动物结核病的主要病原体。结核分枝杆菌主要感染人,而牛分枝杆菌宿主更广,主要感染牛,也可感染其它家畜、鹿、獾等野生动物以及人。结核分枝杆菌感染牛群并可在牛间传播已被证实。但长期以来,人们认为结核分枝杆菌对牛无致病性,但一直存在争论。同时,结核分枝杆菌在牛群中的流行程度,也有待评估。结核分枝杆菌复合群菌株在基因组水平高度相似,达到99.9%。基于差异区的PCR和基于直接重复区的Spoligotyping等分型方法的发展使细分临床分离菌的类型成为可能。基于差异区的PCR分型方法通过扩增分枝杆菌的特异序列及复合群菌株间的差异基因,以鉴定和区分分枝杆菌,基于直接重复区的Spoligotyping等分型方法则能对复合群菌株实施进一步分析。高通量测序技术在基因组学研究方面得到应用后,可以提供更丰富的基因信息,使得在基因组水平上分析菌株间的表型差异成为可能,同时也能为药物开发和疫苗研究等提供数据支持。本课题通过从牛源样品中分离分枝杆菌并对其进行分型鉴定,以调查牛群中结核分枝杆菌的分子流行病学情况。并完成了一株牛源结核分枝杆菌北京型分离株1458株的全基因组测序与比较分析,以期从基因组水平上找得结核分枝杆菌感染牛的分子依据,为深入研究结核分枝杆菌对牛的致病性提供理论数据支持。论文主要得到以下几个方面的结果:1.从497份PPD阳性牛的鼻拭子和O-P液样品中,分离得到5株分枝杆菌,2.完成了24株结核病人分离株的鉴定,PCR分型鉴定结果为23株结核分枝杆菌、Spoligotyping分型鉴定结果为22株结核分枝杆菌,其中北京型19株,占总数86.4%。与Spol DB4数据库比较,17株北京型菌株（000000000003771）为ST1型,2株北京型菌株（000000000003731）为ST190型,另外3株（775767577740771）未找到对应的类型。说明北京型在国内仍是导致结核病的优势种。3.1485株全基因测序及注释本研究利用454 GS-FLX测序方法对1458株进行了全基因组测序工作,后续通过人工填补和序列拼接,完成了其环状基因组图绘制。1458株基因组大小4402033bp,G+C含量为65.6%,测序覆盖度达到29倍,准确度99.99%。1458株注释分析出4349个ORFs,包括3130个有具有生物学功能的基因及1219个假定蛋白质,其中2898个蛋白质能匹配到COG功能聚类。插入元件预测发现57个可信的插入序列,其中IS6110有21个。IS6110在基因组中拷贝数与插入位置的多态性,为研究1458株的致病特性提供依据。4.进化分析从NCBI数据库中获得已完成全基因组测序的结核分枝杆菌、牛分枝杆菌和BCG菌株的基因组信息,通过同源基因聚类分析,再将各菌株的同源基因串联,最终绘制出系统发育树图。结果表明,1458株与国内已公布的北京型分离株CCDC5079与CCDC5180关系最近。5.比较基因组学分析完成了结核分枝杆菌M.tb 1458株、M.tb H37Rv株和牛分枝杆菌M.bovis AF2122₉7株的泛基因组分析,其中核心基因簇共3562个,覆盖了结核分枝杆菌生长所必需的所有基因。非同义SNP影响的基因在KEGG通路的富集分析发现,H37Rv株存在一个特异的ace Aa基因。该基因由ace A基因突变而形成,ace A基因编码的异柠檬酸裂合酶参与脂代谢过程并介导广泛的抗生素耐受,推测其可能是影响结核分枝杆菌在牛群传播的一个潜在因素。北京型菌株的SNP比较发现,NC₀21054（M.tb Beijing/NITR203）、NC₀17523（M.tb CCDC5079）和M.tb 1458株相比于NC₀17522（M.tb CCDC5180）和NC₀21251（M.tb CCDC5079）,存在更多的突变基因,而M.tb Beijing/NITR203则有更多特异的SNP。结果与进化树分析一致。