猪病原基因组数据库及测序分析平台的搭建与应用

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tomjerry2005
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生猪产业是关乎国计民生的重要产业,猪疫病不仅影响生猪产业发展,还危害食品安全。高通量测序技术(Next Generation Sequencing,NGS),在公共卫生监测、疫情调查和传染病诊断领域应用广泛。为了支持高通量测技术在猪疫病研究领域的应用,本研究搭建了猪病原基因组数据库及测序分析平台(Swine Pathogen Database,SPDB),为验证SPDB平台的应用效果,将其应用在广东省先天性震颤(Congenital tremors,CT)仔猪宏病毒组学研究与广东、贵州和江西三省不同猪龄、不同病史的猪组织样本宏基因组学研究中,揭示了SPDB平台可为预防、诊断和治疗猪疫病提供技术支持。研究结果如下:1、本研究基于LAMP技术栈搭建了SPDB平台。SPDB平台主要有两大功能,一是猪病原基因信息综合管理平台,SPDB平台收录了涵盖猪宿主、细菌性病原体,病毒性病原体、寄生虫性病原体及噬菌体的共计26 148个基因组信息,并提供了一个拥有3种检索模式和17个检索字段的基因组检索系统;二是可视化网页版高通量测序分析平台,提供了可分析16S r RNA扩增子数据和宏基因组数据的猪病原快速筛查工具,该工具可快速筛查4 403种猪病原及其相关物种。2、应用SPDB平台提供的多类型数据分析优势,采取两种分析策略全面探究了广东省两例CT病例病毒感染情况。基于reads分析策略,发现两例CT病例病毒混合感染情况较复杂,除与CT高度相关的猪非典型瘟病毒(Atypical porcine pestivirus,APPV)被检出以外,还发现APPV与12种病毒混合感染。基于scaffolds分析策略,在reads分析策略检出的13种病毒中,APPV、Sapelovirus A(SV-A)、细环病毒1b型(Torque teno sus virus1b,TTSV1b)和猪流行性腹泻病毒(Porcine epidemic diarrhea virus,PEDV)再次被检出。以此发现为线索,继续对我国两广地区猪场CT病例感染APPV的流行及变异情况进行调查,利用RT-PCR(Reverse Transcription-PCR)技术对2017年~2018年两广地区4个规模化养殖场采集的12份CT病料进行APPV检测,并挑选3份阳性样本进行ORF(Open reading frame)基因的扩增、克隆、测序和序列分析。结果显示,12份样本均为APPV阳性,3株APPV与中国株的亲缘关系更近,两广地区APPV呈现地域差异性和多样性。3、使用SPDB平台的猪病原快速筛查工具,以广东、贵州和江西三地8份不同猪龄、不同病史猪的组织样本宏基因组测序数据为契机,发现上述地区猪群存在犬新孢子虫(Neospora caninum)感染情况。随后,为了进一步确认在猪的不同组织中发现这种新病原和了解这种新病原的流行特征,使用实时荧光定量PCR(Quantitative Real-time PCR,q PCR)方法检测了2017年~2019年广东、贵州、江西和安徽四省16个规模化养殖场299份样本,结果显示,犬新孢子虫核酸阳性率为11.37%(34/299)。使用竞争酶联免疫吸附试验(Competitive enzyme linked immunosorbent assay,c ELISA)方法小范围调查了2017年~2019年广东3个规模化养殖场的犬新孢子虫流行情况,犬新孢子虫抗体阳性率为3.64%(2/55)。总而言之,本研究搭建的SPDB平台代表了首个猪病原综合数据库和专为猪疫病研究开发的高通量测序数据分析平台,将其应用到猪疫病研究中证实了其实用性和可靠性,表明SPDB平台可为高通量测序技术在猪疫病研究中的应用提供重要技术支持。
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