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自2013年春季开始,H7N9禽流感病毒突破种属屏障感染人类,呈周期性暴发,并且随着H7N9禽流感疫情的进展,聚集性疫情的发生也在不断被报道,给人类健康带来了极大威胁。H7N9禽流感病毒经过跨种传播感染人体后需要不断的变异以进一步适应人体,聚集性疫情是病毒发生人类适应性的警示信号。然而,H7N9等亚型禽流感病毒在我国禽类和人类中暴发流行的流行病学特征、时空分布特征以及聚集性特征尚不清楚。因此对H7N9等亚型禽流感病毒暴发的时空分布特征、聚集疫情的特征进行研究对探明H7N9等亚型禽流感病毒感染人类的适应性变化至关重要。研究表明禽流感病毒的PB2蛋白是病毒在人类中发生持续适应性突变的分子基础,尽管目前PB2蛋白上已有E627K、D701N、K526R等适应性突变位点的报道,但是仍发现有许多人感染H7N9禽流感毒株并不包含任何已报道的适应性突变位点,病毒可能利用PB2蛋白其他尚未明确的适应性突变来维持病毒在人类细胞中的复制。因此,仍需对PB2蛋白上潜在的适应性位点进行进一步探索和验证。本研究有三个研究目的,第一,明确我国H7N9等亚型禽流感病毒在禽类和人类中的流行病学特征、时空分布特征、聚集性特征以及宿主分布特征,为探讨H7N9禽流感病毒跨种传播后人类适应性的主要流行病学特征提供证据。第二,探索及识别H7N9亚型禽流感病毒PB2蛋白上潜在的适应性突变位点。第三,对潜在的适应性突变位点进行功能验证,阐明适应性变异的作用机制以及与已报道的部分突变位点的重叠交互作用。根据研究目的,本研究分为三个部分。在本研究第一部分中,我们通过检索多个禽流感相关公共数据源并采用系统综述的方法,分析挖掘我国H7N9等亚型禽流感病毒在禽类和人类中的流行病学资料以及病毒的宿主分布;通过流行病学描述、空间自相关分析、时空扫描以及聚类分析方法探索H7N9等亚型禽流感疫情在禽类和人类中暴发的流行病学特征、空间自相关性和时空聚集性,明确病毒的宿主分布特征。研究结果显示人感染H7N9禽流感有明显的区域聚集性（Moran’s I=0.5164,P=0.001）,高-高聚集区分布在浙江、江苏、安徽、福建和江西,疫情总体上呈现东南沿海地区为热点区域,中部和北部为冷点区域;人感染H7N9疫情分布有两个时空聚集区,其中I类聚集区（RR=5.60,LLR=527.67,P＜0.001）位于我国东南沿海地区,聚集时间为2015/1/1到2017/12/31,II类聚集区包含我国15个省/市（RR=2.10,LLR=34.84,P＜0.001）,聚集时间为2017/1/1到2017/12/31。广西为禽类感染H7N9病毒的高-高聚集区;其他亚型禽流感病毒的高发区域在我国南方的广东、广西和湖南等地;此外,H7N9禽流感病毒的宿主分布与其他跨种传播的亚型明显不同,主要从人（53.5%）、鸡（31.5%）和环境（12.3%）中检出。在本研究的第二部分中,通过下载H7N9禽流感病毒的PB2蛋白序列,并根据第一部分获取的人感染H7N9禽流感聚集性疫情的信息,分析其分子进化和变异特征,同时结合对不同亚型、不同宿主的PB2蛋白序列构建多因素回归模型,从两个方面探索PB2蛋白上潜在的适应性突变位点。本研究共收集到35条源自聚集病例的病毒PB2蛋白序列信息,发现其中有34株（34/35）聚集病例来源的病毒分离株中的PB2蛋白序列上均出现至少一个已报道的适应性突变位点;除已报道的适应性突变位点外,V292I、K191E、N559T、M676I/V等单点突变以及V511IM535L-M570I-I647V联合突变发生频率较高;本研究共下载不同宿主、不同来源的25565条PB2蛋白序列,通过分析发现与人感染H7N9禽流感病毒有关的适应性突变位点有5个,包括文献中报道的K526R,E627K和D701N以及两个新的潜在的适应性突变位点V292I和D740A。在本研究的第三部分中,基于第二部分研究结果,进一步分析关键位点在病毒不同亚型间变异的时间轨迹,再通过反向遗传学以及细胞生物学等技术对关键位点进行功能验证。研究发现2013-2019年间,PB2-V292I在源自禽类以及人的H7N9禽流感病毒株中的占比逐渐增加,在H5N1和H5N6等其他亚型中占比较高,而D740A突变在H7N9禽流感病毒中仅存在于2013年的H7N9禽流感病毒分离株中;进一步的实验研究发现PB2-V292I偶联PB2-E627K可增加H7N9禽流感病毒聚合酶活性并且增强病毒的转录和复制,从而增强PB2-E627K的适应性作用,而V292I单独存在对病毒的复制和转录并没有促进作用;PB2蛋白上发生D740A突变会降低病毒在哺乳动物细胞中的转录和复制。综上所述,本研究的主要结论为:1.我国东南沿海区域是人感染H7N9禽流感疫情的高风险区。相对于人感染H7N9禽流感疫情,人感染H5N1、H5N6及H9N2等其他亚型禽流感疫情相对聚集在我国南方的广东、广西和湖南等地,且H7N9禽流感病毒与其他亚型禽流感病毒的跨种传播的宿主分布不同。2.几乎所有聚集病例来源的病毒分离株的PB2蛋白序列上均出现至少一个已报道的适应性突变位点,V292I等单点突变及V511I-M535L-M570I-I647V联合突变发生频率较高。3.PB2-V292I增强E627K在哺乳动物细胞中H7N9禽流感病毒聚合酶活性及病毒的复制和转录,PB2-V292I偶联E627K突变在人感染H7N9禽流感病毒跨种传播的人类适应性过程中有一定作用。