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禽流感(Avian Influenza,AI),是由禽流感病毒(Avian Influenza Virus,AIV)引起的家禽和野禽的一种传染病,表现为从呼吸系统到全身败血症等多种综合征。AIV已在全球范围内多种禽类物种中传播,给家禽养殖业造成了巨大的经济损失,同时,能够感染人类的AIV亚型越来越多,主要以H5和H7为主。
候鸟被认为是AIV的天然贮存库和遗传多样性的基因库,候鸟感染后通常不发病,通过迁徙的方式将AIV传播扩散至其他地区,在传播过程中,经过持续不断的基因突变或重组,可能产生新的高致病性毒株,因此候乌对AIV的持续存在、进化和不断传播具有重要作用。通过对候乌AIV的主动监测研究,了解掌握候鸟携带AIV的情况、AIV的遗传变异规律,继而阐明候乌与AIV的时空分布关系,可对禽流感疫情的跨境扩散进行预警指示,为禽流感预警、防控提供科学的依据,意义重大。
本研究于2015年5月至2019年8月,在青藏高原斑头雁的繁殖期和越冬期持续对斑头雁等候鸟样品进行采集,进而1、对青藏高原斑头雁等候鸟AIV感染状况进行监测,2、对代表性分离株进行全基因克隆和全基因组序列的遗传进化分析,3、进行斑头雁与青藏高原AIV的时空分布相关性分析。
一、青藏高原斑头雁等候鸟AIV的监测研究及代表性分离株的遗传进化分析
2015年5月至2019年8月,我们在青藏高原共采集野鸟样品28692份,分离到87株AIV,平均病毒分离率为0.3%。亚型鉴定结果显示,分离到多种亚型的AIV,其中HA优势亚型为H5(90.8%),NA优势亚型为N1(45.9%)和N8(50.6%)。遗传进化分析结果显示,同一种亚型AIV存在不同的基因型,青藏高原候乌中流行的AIV间存在广泛的基因重组,部分基因在北美大陆和欧亚大陆之间、在欧亚大陆和非洲大陆之间存在基因交流,青藏高原H5N1和H5N8亚型AIV与斑头雁迁徙路线上其他栖息地AIV高度同源。
二、斑头雁与青藏高原AIV的时空分布相关性分析
在遗传进化分析的基础上,我们进一步进行谱系地理发生学分析。结果显示,2015年青藏高原候鸟H5N1亚型高致病性禽流感疫情可能来源于印度家禽源H5N1亚型HPAIV;2016年青藏高原候鸟H5N8亚型高致病性禽流感疫情可能经斑头雁等候乌迁徙由西藏传播扩散至俄罗斯,再白俄罗斯可能扩散至印度等南亚国家。由于中国周边国家缺少流感早期监测数据,因此青藏高原病毒来源尚不清楚;H5N1和H5N8禽流感疫情扩散或病毒传播的时空节点与斑头雁等已知的候鸟迁徙时空节律均一致,揭示斑头雁可能携带H5N1和H5N8亚型HPAIV进行长距离的迁徙,在迁徙过程中可与其他候鸟相互传播病毒,并发生基因重组:病毒的传播不仅发生于候乌的某一迁徙通道上,而且不同迁徙通道的重叠、不同候鸟的混群交汇加速了AIV的传播和扩散。
候鸟被认为是AIV的天然贮存库和遗传多样性的基因库,候鸟感染后通常不发病,通过迁徙的方式将AIV传播扩散至其他地区,在传播过程中,经过持续不断的基因突变或重组,可能产生新的高致病性毒株,因此候乌对AIV的持续存在、进化和不断传播具有重要作用。通过对候乌AIV的主动监测研究,了解掌握候鸟携带AIV的情况、AIV的遗传变异规律,继而阐明候乌与AIV的时空分布关系,可对禽流感疫情的跨境扩散进行预警指示,为禽流感预警、防控提供科学的依据,意义重大。
本研究于2015年5月至2019年8月,在青藏高原斑头雁的繁殖期和越冬期持续对斑头雁等候鸟样品进行采集,进而1、对青藏高原斑头雁等候鸟AIV感染状况进行监测,2、对代表性分离株进行全基因克隆和全基因组序列的遗传进化分析,3、进行斑头雁与青藏高原AIV的时空分布相关性分析。
一、青藏高原斑头雁等候鸟AIV的监测研究及代表性分离株的遗传进化分析
2015年5月至2019年8月,我们在青藏高原共采集野鸟样品28692份,分离到87株AIV,平均病毒分离率为0.3%。亚型鉴定结果显示,分离到多种亚型的AIV,其中HA优势亚型为H5(90.8%),NA优势亚型为N1(45.9%)和N8(50.6%)。遗传进化分析结果显示,同一种亚型AIV存在不同的基因型,青藏高原候乌中流行的AIV间存在广泛的基因重组,部分基因在北美大陆和欧亚大陆之间、在欧亚大陆和非洲大陆之间存在基因交流,青藏高原H5N1和H5N8亚型AIV与斑头雁迁徙路线上其他栖息地AIV高度同源。
二、斑头雁与青藏高原AIV的时空分布相关性分析
在遗传进化分析的基础上,我们进一步进行谱系地理发生学分析。结果显示,2015年青藏高原候鸟H5N1亚型高致病性禽流感疫情可能来源于印度家禽源H5N1亚型HPAIV;2016年青藏高原候鸟H5N8亚型高致病性禽流感疫情可能经斑头雁等候乌迁徙由西藏传播扩散至俄罗斯,再白俄罗斯可能扩散至印度等南亚国家。由于中国周边国家缺少流感早期监测数据,因此青藏高原病毒来源尚不清楚;H5N1和H5N8禽流感疫情扩散或病毒传播的时空节点与斑头雁等已知的候鸟迁徙时空节律均一致,揭示斑头雁可能携带H5N1和H5N8亚型HPAIV进行长距离的迁徙,在迁徙过程中可与其他候鸟相互传播病毒,并发生基因重组:病毒的传播不仅发生于候乌的某一迁徙通道上,而且不同迁徙通道的重叠、不同候鸟的混群交汇加速了AIV的传播和扩散。