牛支原体中国分离株的基因型分布及其与其它国家的菌株进化关系分析

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jamesfair
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牛支原体是一种广泛感染牛的重要病原,主要引起牛肺炎、乳腺炎、关节炎等病症。牛支原体肺炎在中国于2008年首次发现,此后在全国普遍流行。该病在临床上经化学药物治疗难以控制,因此接种疫苗可能是最理想的解决途径。对牛支原体遗传多样性及群体结构进行分析,将有助于新型疫苗的研发、疫病控制并进一步获得疾病的进化趋势。因此,本研究分析了牛支原体中国分离株的基因型分布,同时比较了这些菌株与其他国家临床分离株的相似性及其进化关系。用两种不同的多位点序列分型MLST方法(MLST1和MLST2)以及传统的脉冲场凝胶电泳PFGE分析了44株中国临床分离株以及源自美国的牛支原体参考株PG45。此外,用MLST-2检测方法对44株中国分离株,8株澳大利亚分离株以及8株以色列分离株作了进化分析,并与来自pubmlst数据库的206株各国分离株的ST型进行了比较分析。主要结果如下:1.中国临床分离株之间具有高度的遗传同源性。经MLST-1方法分析,44株中国分离株中有43株(97.7%)为ST-10型,仅1种为ST-34型;经MLST-2方法分析,44株分离株中有42株(95.5%)为ST-10型,其余2种分别为ST-32型和ST-43型;经PFGE方法分析,44株中国分离株中有42株(95.5%)为PT-1型。这3种分型方法的整体符合率为97.8%(95%置信区间:86.8-99.9%)。通过这3种分型发现牛支原体标准株PG45是一种独特的基因型。2.中国株与澳大利亚、以色列菌株的比较分析用MLST-2进一步分析了8株澳大利亚分离株和8株以色列分离株,发现ST-10型为澳大利亚分离株的优势菌株(占7/8);而8株以色列分离株仅3株为ST-10型,但也是优势基因型。3.基因分型菌株与数据库菌株的比较分析本文将以上60株分型的临床株与来自pubmlst牛支原体数据库的206株分离株进行geo BURST最小生成树分析,证实本研究鉴定的来自中国、以色列以及澳大利亚的牛支原体分离株主要为ST-10型,并且发现其主要聚合在源自美国分离株的CC3簇。因此,我们推测该ST-10型临床株的广泛分布可能与家畜国际贸易导致的全球运输有关。这些发现将有助于理解牛支原体的全球进化机制,并有利于开发抵抗牛支原体相关疾病的新型疫苗。4.利用核心基因组多位点序列分型技术研究不同国别牛支原体菌株的基因型全基因组测序可高分辨的追踪无性系种群,利用核心基因组多位点序列分型技术(cg MLST),分析了107株分别来自中国、澳大利亚、丹麦以及美国的无性系和有性系牛支原体分离株进行基因组分析,以标准株PG45的全基因组为参考基因组。将107株分离株的基因组进行两两比较,结果发现524个cg MLST型靶标,覆盖度为100%,序列相似性>90%。在所有无性系和有性系分离株中存在超过99%的cg MLST靶标。524个cg MLST靶标基因占牛支原体106分离株基因组的90.4%-99.0%,占无乳支原体PG2株的比例为17%,而占其它如丝状支原体丝状亚种PG3、绵羊肺炎支原体Y98、精氨酸支原体基因组的比例均为0.00%。当检测有性系和无性系菌株时,我们发现cg MLST种群与MLST定义的种群一致,尽管后者在全基因组水平具有不同程度的差异。尤其发现,cg MLST可以鉴别无性系种群以及与流行病学无关的无性系群体,而使用经典MLST技术并不能对其进行区分。来自无性系种群的72株牛支原体分离株基因组具有10个以上的差异等位基因,可以准确地与无致病性的外类群菌株中进行区分。此外,cg MLST显示可能存在多种新型的ST-10型亚克隆。总之,新型cg MLST分型技术不仅具有较PFGE以及MLST更为敏感的鉴别能力,而且比MLST具有更多的种群结构特征。总之,本研究发现在中国流行的牛支原体只有一种优势基因型,这种基因型与澳大利亚、美国和以色利优势基因型一致。同时,确定cg MLST作为牛支原体基因分型技术较现有PFGE和MLST的灵敏度更高。研究结果对中国和全球牛支原体病的控制和牛支原体进化具有重要意义。
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