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近年来,猪博卡病毒(Porcine bocavirus,PBoV)在世界范围内养殖场广泛感染,流行病学调查研究发现,该病毒与猪群腹泻和呼吸困难有一定的相关性,可能对养猪生产造成重大危害,但目前尚不清楚其致病性和致病机理。本研究主要内容如下:
1.将GenBank公布的PBoV序列分为3个大的基因群(G1群、G2群、G3群),分别针对每个基因群建立特异性PCR方法,对来自6个地区的样品进行检测,结果发现PBoV在有腹泻症状的猪体内阳性率(48.4%)明显高于健康猪(11.1%),在广东、湖南、辽宁等地区间阳性率差异不明显;PBoV与2型猪圆环病毒(68.8%)、A群轮状病毒(35.6%)和流行性腹泻病毒(23.8%)混合感染较普遍;组织检测发现,肺和小肠的阳性率最高,颌下淋巴结阳性率较低,肝脏最低;G1群、G3群PBoV的感染受季节影响较大,冬季明显高于夏季,而G2群的感染受季节影响较小;G1群PBoV的感染受年龄影响较大,断奶仔猪的阳性率(64.2%)明显高于育肥猪(30.0%),而G2群和G3群PBoV的感染受年龄影响较小。
2.对11份PBoV阳性样品进行全基因序列测定,序列分析表明不同基因群病毒基因序列差异较大,基因变异率较高;同一基因群内基因序列同源性较高,但点突变较明显。系统遗传进化分析表明序列主要处于3个相对独立的大分支上,G1群和G2群的病毒序列相对保守,而且亲缘关系较近,而G3群序列变异率较高,处于一个独立的大分支上。依据2018版国际病毒分类委员会(International Committee on Taxonomy of Viruses,ICTV)的分类方法将11株PBoV划分为5个基因型,分别属于Ungulatebocaparvovirus2(UBoV2)型、Ungulatebocaparvovirus3(UBoV3)型、Ungulatebocaparvovirus5(UBoV5)型和2个新的基因型。应用RDP4软件进行基因重组分析,发现其中1株病毒(GD23)的NS1基因存在重组区域(nt925-1959),而且两个亲本均来自美国株。
3.对PBoV结构蛋白独有序列(Unique redion of VP1,VP1u)进行分析,SWISS-MODEL软件预测其三级结构,结果表明GDZ1株、GD18株的VP1u十分相似,与GD4株差别较大。分别对GDZ1的VP1u氨基酸序列21位(P→R)、41位(H→A)和42位(D→N)进行突变,并对VP1u序列及其突变序列进行原核表达,表达蛋白稀释到0.5mg/mL后应用磷脂酶A2(sPLA2)试剂盒检测酶活性,结果表明GDZ1株的VP1u具有sPLA2活性,而突变序列几乎丧失了酶活性。
4.筛选出不同基因型的病毒株GD4(G1)、GD18(G2)和GDZ1(G3),以105拷贝/μL的病毒量感染35日龄健康断奶仔猪,比较研究3个病毒株感染仔猪后的临床症状、病理变化,结果表明病毒GD4株、GD18株感染猪出现轻微咳嗽和轻微稀便,GDZ1株感染猪第10天出现较严重腹泻,第26天一头猪死亡。应用建立的特异性QPCR方法检测唾液拭子、粪便,病毒主要经粪便持续排出,分别在第7天左右和第18天左右有两个排毒小高峰。对GD4株、GD18株和GDZ1株病毒抗原性较好的VP1截短序列进行原核表达,蛋白经鉴定、纯化后免疫小鼠,制备多克隆抗体,抗体效价均在1:12800。提取主要脏器组织进行QPCR检测、制备组织切片(HE染色)、免疫组织化学分析,结果表明,GD4组织嗜性最强为肺和大脑,GD18最强是胃,其次为肠,GDZ1最强是大肠、小肠,其次为胃。出现病理变化的主要组织是肝、肺、小肠、大脑和脾,此外GDZ1在胃有变化。GD18和GDZ1株在肺支气管、肾集合管、胃、小肠、大肠等组织上皮细胞有强阳性信号;GD4株在大脑神经元、肺支气管和肾集合管上皮细胞有强阳性信号,在小肠和大肠上皮细胞有弱阳性信号。
综上所述,本研究比较分析了3个群(G1、G2、G3)PBoV分子流行病学、基因组特征、基因重组及VP1u序列的磷脂酶A2活性,筛选出3个基因型的病毒株(GD4、GD18、GDZ1)分别感染健康仔猪,比较病毒的组织嗜性、组织病理变化、侵染部位,表明PBoV具有一定的致病能力,为进一步研究PBoV的致病性和感染的分子机制提供一定的参考和理论基础。
1.将GenBank公布的PBoV序列分为3个大的基因群(G1群、G2群、G3群),分别针对每个基因群建立特异性PCR方法,对来自6个地区的样品进行检测,结果发现PBoV在有腹泻症状的猪体内阳性率(48.4%)明显高于健康猪(11.1%),在广东、湖南、辽宁等地区间阳性率差异不明显;PBoV与2型猪圆环病毒(68.8%)、A群轮状病毒(35.6%)和流行性腹泻病毒(23.8%)混合感染较普遍;组织检测发现,肺和小肠的阳性率最高,颌下淋巴结阳性率较低,肝脏最低;G1群、G3群PBoV的感染受季节影响较大,冬季明显高于夏季,而G2群的感染受季节影响较小;G1群PBoV的感染受年龄影响较大,断奶仔猪的阳性率(64.2%)明显高于育肥猪(30.0%),而G2群和G3群PBoV的感染受年龄影响较小。
2.对11份PBoV阳性样品进行全基因序列测定,序列分析表明不同基因群病毒基因序列差异较大,基因变异率较高;同一基因群内基因序列同源性较高,但点突变较明显。系统遗传进化分析表明序列主要处于3个相对独立的大分支上,G1群和G2群的病毒序列相对保守,而且亲缘关系较近,而G3群序列变异率较高,处于一个独立的大分支上。依据2018版国际病毒分类委员会(International Committee on Taxonomy of Viruses,ICTV)的分类方法将11株PBoV划分为5个基因型,分别属于Ungulatebocaparvovirus2(UBoV2)型、Ungulatebocaparvovirus3(UBoV3)型、Ungulatebocaparvovirus5(UBoV5)型和2个新的基因型。应用RDP4软件进行基因重组分析,发现其中1株病毒(GD23)的NS1基因存在重组区域(nt925-1959),而且两个亲本均来自美国株。
3.对PBoV结构蛋白独有序列(Unique redion of VP1,VP1u)进行分析,SWISS-MODEL软件预测其三级结构,结果表明GDZ1株、GD18株的VP1u十分相似,与GD4株差别较大。分别对GDZ1的VP1u氨基酸序列21位(P→R)、41位(H→A)和42位(D→N)进行突变,并对VP1u序列及其突变序列进行原核表达,表达蛋白稀释到0.5mg/mL后应用磷脂酶A2(sPLA2)试剂盒检测酶活性,结果表明GDZ1株的VP1u具有sPLA2活性,而突变序列几乎丧失了酶活性。
4.筛选出不同基因型的病毒株GD4(G1)、GD18(G2)和GDZ1(G3),以105拷贝/μL的病毒量感染35日龄健康断奶仔猪,比较研究3个病毒株感染仔猪后的临床症状、病理变化,结果表明病毒GD4株、GD18株感染猪出现轻微咳嗽和轻微稀便,GDZ1株感染猪第10天出现较严重腹泻,第26天一头猪死亡。应用建立的特异性QPCR方法检测唾液拭子、粪便,病毒主要经粪便持续排出,分别在第7天左右和第18天左右有两个排毒小高峰。对GD4株、GD18株和GDZ1株病毒抗原性较好的VP1截短序列进行原核表达,蛋白经鉴定、纯化后免疫小鼠,制备多克隆抗体,抗体效价均在1:12800。提取主要脏器组织进行QPCR检测、制备组织切片(HE染色)、免疫组织化学分析,结果表明,GD4组织嗜性最强为肺和大脑,GD18最强是胃,其次为肠,GDZ1最强是大肠、小肠,其次为胃。出现病理变化的主要组织是肝、肺、小肠、大脑和脾,此外GDZ1在胃有变化。GD18和GDZ1株在肺支气管、肾集合管、胃、小肠、大肠等组织上皮细胞有强阳性信号;GD4株在大脑神经元、肺支气管和肾集合管上皮细胞有强阳性信号,在小肠和大肠上皮细胞有弱阳性信号。
综上所述,本研究比较分析了3个群(G1、G2、G3)PBoV分子流行病学、基因组特征、基因重组及VP1u序列的磷脂酶A2活性,筛选出3个基因型的病毒株(GD4、GD18、GDZ1)分别感染健康仔猪,比较病毒的组织嗜性、组织病理变化、侵染部位,表明PBoV具有一定的致病能力,为进一步研究PBoV的致病性和感染的分子机制提供一定的参考和理论基础。