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新城疫(Newcastle disease,ND)是由新城疫病毒(Newcastle disease virus,NDV)引起禽类的一种高度接触性传染病。近年来,流行病学研究表明class Ⅰ类NDV已在我国广泛分布,其持续的传播和流行可能使病毒变异,存在毒力增强的风险。对2017年中国19个省市分离到的多株class Ⅰ类NDV进行全基因组测序,发现几株病毒的F基因起始密码子突变为ATA与CTA。其中,FJ28毒株分离自福建省某鸭群,遗传演化分析发现其属于class Ⅰ类基因3型,与经典class Ⅰ NDV相比,FJ28毒株F基因起始密码子由ATG突变为了ATA,其起始密码子前移了33个核苷酸,导致F基因编码区长度为1695个核苷酸,编码564个氨基酸,但其他基因长度未发生改变。毒力指标测定结果显示,FJ28毒株的鸡胚死亡平均时间(Mean death time,MDT)为74h,1日龄SPF雏鸡脑内接种致病指数(Intracerebral pathogenicity index,ICPI)为1.413,表明FJ28为中等毒力毒株。而经典class Ⅰ类NDV为低毒力,推测FJ28毒株毒力增强可能与F基因起始密码子的突变导致编码序列变长有关。为验证以上推论,利用反向遗传学技术将class ⅠI类La Sota弱毒株的F基因替换为FJ28毒株的F基因,救获了重组病毒La Sota-FJ28F。毒力指标测定结果显示,其ICPI值为0.7321,高于亲本弱毒株La Sota的0.19,为中等毒力,表明F基因的替换导致La Sota毒力增强。进一步将La Sota弱毒株的F和HN基因同时替换为FJ28毒株的F和HN基因,获救重组病毒La SotaFJ28FHN。毒力指标测定结果显示,其ICPI值为0.736,表明La Sota-FJ28FHN为中等毒力,且与La Sota-FJ28F无显著差别。另外,La Sota-FJ28FHN的MDT为126 h,但接种后存活的鸡胚有明显的出血和损伤。上述结果表明HN基因的替换没有明显导致La Sota-FJ28F毒力增强,即F基因的替换是导致La Sota-FJ28FHN毒力增强的关键因素。将重组病毒La Sota-FJ28FHN的F基因起始密码子ATA突变为ATG,获救重组病毒La Sota-FJ28FHN-F-ATG。毒力指标测定结果显示,其ICPI值为0.238,表明F基因起始密码子突变为ATG是导致重组病毒La Sota-FJ28FHN-F-ATG毒力降低的原因。为证实FJ28中F基因起始密码子突变是导致其毒力增强的决定因素,本研究建立了FJ28毒株的反向遗传操作系统,救获了FJ28亲本毒株,并将其F基因起始密码子回复突变为ATG,救获了突变病毒FJ28FL-ATG。由于NDV流行病学调查中发现部分class Ⅰ类NDV F基因起始密码子突变为CTA。为评价F基因起始密码子突变为CTA对NDV生物学特性的影响,本研究进一步救获了突变病毒FJ28FL-CTA,毒力指标测定结果表明,FJ28、FJ28FL-ATG和FJ28FL-CTA的ICPI分别为0.875、0.266和0.406,表明FJ28为中等毒力毒株,而FJ28FL-ATG和FJ28FL-CTA为低毒力。另外,FJ28、FJ28FL-ATG与FJ28FL-CTA的MDT分别为136 h、134 h和121 h,均大于90 h,但亲本病毒FJ28接种后存活的鸡胚出血、损伤情况严重,而FJ28FL-ATG和FJ28FLCTA并未造成鸡胚出血或损伤。这一结果证实F基因起始密码子突变为ATA导致的编码氨基酸变异是FJ28毒力增强的关键因素。另外,本研究测定了FJ28、FJ28FL-ATG和FJ28FL-CTA在鸡胚中的生长曲线,结果显示三株病毒具有相似的生长动力学特性,但其中FJ28的增殖速度最快,在各时间点具有更高的生长滴度。上述结果表明class Ⅰ类NDV FJ28 F基因起始密码子突变是导致FJ28在毒力和生长特性等方面与其他class Ⅰ类NDV弱毒株不同的关键原因。本研究首次证实了class Ⅰ类NDV F基因起始密码子的特异性突变是导致其毒力增强的关键因素,这一结果有助于更好的理解class Ⅰ类NDV的遗传进化及致病机制。