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羊口疮又被称作羊传染性脓疱皮炎（contagious ecthyma）,是由副痘病毒属（Parapoxvirus,PPV）中羊口疮病毒（orf virus,ORFV）诱发的一种山羊与绵羊急性的、具有接触性的皮肤传染病,被感染羊群主要表现出唇部及口腔黏膜处形成红斑、脓疱以及丘疹、溃疡等症状,严重的会影响羊只进食,导致其精神萎靡甚至死亡。羊口疮在世界各山羊与绵羊养殖国家均有发生和流行,属于全球性传染病。我国成年羊的羊口疮发病率介于10%-86%之间,羔羊发病率介于30%-90%之间,羔羊因此造成的淘汰率约为46%-93%,甚至达到100%,因此给养羊产业造成很大的经济损失。前期流行病调查结果揭示,羊口疮病毒普遍存在于外表健康的羊群,其在羊群中的带毒率最高可达95%以上。羊口疮在全球养羊国家均有流行,表明羊口疮病毒已经适应了不同的地理位置、气候环境、山羊和绵羊品种,提示羊口疮病毒基因组在不同外界因素压力下发生了变异,形成了适应于不同环境和宿主的变异株,但羊口疮病毒各变异株的基因组详细准确的变异情况至今尚不清楚。其次,羊口疮病毒感染山羊等宿主后,其是否通过毒力差异适应于宿主细胞环境?宿主细胞针对毒力差异的羊口疮病毒感染,其天然抗感染免疫又有哪些转录组水平的变化?这些问题至今未得到阐明。基于此,本研究收集了近20年来国内外分离的17株包含ORFV在内的所有PPV的全基因组序列以及776条功能基因序列,采用系统发育分析、遗传多态性分析、进化速率分析、选择压力分析、系统发生生物地理学分析等方法,对PPV分离株进行遗传演化分析,以阐明PPV中ORFV的演化特点;通过ORFV感染山羊唇部细胞试验和双向转录组技术,对ORFV强毒株FX0910及由该毒株衍生的人工传代致弱毒株aFX0910在羊唇细胞上的致病性进行比较,分析病毒-宿主的互作机理以及与病毒致弱相关的基因变异位点。研究获得如下结果:1.基因进化树结果显示,自2010年以来,全世界流行的PPV中,ORFV占绝大部分。通过计算分析2000-2018年期间报告的PPV基因序列相似性,显示出ORFV最终在2010-2018年间演化为PPV优势种,并在中国和印度广泛传播。2.通过贝叶斯法推断不同基因的核苷酸替换率,结果显示,PPV不同基因片段的进化速率处于3.56×10-5至4.21×10-4/核苷酸/年之间。其中,进化速率最快的VIR基因在病毒合成和复制过程中表现出高度变异性,这可能是由于病毒与宿主免疫反应的长期相互作用所造成的。3.FX0910和aFX0910分别感染羊唇细胞,结果显示,FX0910在感染48 h后,大量细胞脱落死亡,aFX0910在感染72 h后,细胞才开始变圆聚团;FX0910和aFX0910的增殖曲线结果显示,FX0910在感染后5 d内的增长显著高于aFX0910。上述结果表明,ORFV强毒株感染和复制能力明显优于弱毒株。提示羊口疮病毒在毒力致弱的过程中,可能发生了与病毒增殖复制有关的基因变异甚至丢失。4.ORFV强弱毒株基因序列的SNP分析结果显示,ORFV强弱毒株均存在大量SNP位点。SNP数量top10的病毒基因中置信度＞90%的编码蛋白（ORF018、ORF019、ORF020以及ORF025）的三维结构图显示,ORF018在FX0910毒株中的有义突变表现在其氨基酸序列的425位（Arg突变为His）,在aFX0910毒株中的有义突变表现在其氨基酸序列的120位（Thr突变为Pro）;ORF019在FX0910毒株中的有义突变位点有两处,分别为184位和235位（Ala突变为Ser,Ala突变为Val）,在aFX0910毒株中的有义突变发生在432位（Ala突变为Thr）;ORF020在FX0910毒株中的有义突变位点在101位（Ala突变为Ser）,在aFX0910毒株中没有发现突变的氨基酸位点;ORF025在FX0910毒株中的有义突变位点在751位（Arg突变为Cys）,在aFX0910毒株中的有义突变发生在371位（Asp突变为Asn）。5.FX0910与aFX0910的感染细胞在不同时间点产生的差异表达基因,不仅富集在“MAPK信号通路（MAPK signaling pathway）”、“细胞凋亡（Apoptosis）”以及“细胞衰老（Cellular senescence）”等与细胞生长凋亡相关的代谢通路,还富集在“Notch信号通路（Notch signaling pathway）”、“FoxO信号通路（FoxO signaling pathway）”、“mTOR信号通路（mTOR signaling pathway）”以及“TGF-β信号通路（TGF-beta signaling pathway）”等与细胞参与免疫调控的信号通路;对感染细胞不同阶段的基因表达谱进行加权基因共表达网络分析,结果显示,FX0910主要诱导细胞高表达先天免疫应答的基因,这些基因包括IRF9、ISG15、IFI44、IFIT2、IFIT1、OAS1、IFIH1以及IRF7;aFX0910诱导细胞高表达免疫趋化因子,主要包括IL6、CXCL5、CXCL8、CCL2、CCL20以及TGF-β2基因;进一步的转录因子预测结果显示,STAT2和STAT1是这些共表达基因的主要的调控因子。结论如下:1.近年来,副痘病毒属毒株的组成结构发生了很大变化,ORFV毒株在所有分离株中所占比例持续增加,目前已成为主要流行毒株。2.VIR基因是受正选择作用最大、进化速率最快的毒力基因。该基因的变异可能是羊口疮病毒得以适应不同环境压力的主要原因。3.除了羊口疮病毒基因表达差异之外,很多结构基因在氨基酸水平的变异也是羊口疮病毒不同毒株之间出现毒力差异的内因。4.感染宿主细胞后,弱毒株诱发感染细胞产生的天然免疫应答明显低于强毒株,这也是羊口疮病毒适应环境的又一个策略。