当前,食品安全与健康已成为世界各国高度重视的问题,我国作为世界第一大食品工业国,食品安全与健康是关系国计民生和国家公共安全的重要内容。食源性病原菌引起的食品安全问题已经成为我国严重的公共卫生问题,也一直是食品科学领域研究的重点。猪链球菌是一种革兰氏阳性菌,也是一种人畜共患病病原菌。该病原可导致人类感染并出现脑膜炎、败血症,听力减弱或者丧失,以及罕见的中毒性休克等多种临床症状。食源性途径被认为是猪链球菌感染的重要途径之一。因此,进一步的研究该病原的分子流行病学特点,以及如何有效的监测和防控养殖动物和相关肉制品中对人类具有高风险性的猪链球菌,对于提高我国的食品安全水平和维护民众健康具有重要的意义。随着细菌高通量测序成本的不断下降,全基因组测序技术在猪链球菌的流行病学、致病性、耐药性以及进化等研究中得到了广泛的应用。相比于传统病原菌的分型方法,全基因组测序技术具有更高的分辨率。本研究分离了中国自2005年以来多个省份新发的104株猪链球菌人源分离菌株以及41株病猪分离菌株。通过全基因组测序,我们比较分析了该145株猪链球菌与全球菌株之间的分子分型特点,以及其耐药性和耐药分子机制。通过系统发育学分析揭示了对人类具有高风险性的猪链球菌种群已经形成,斑马鱼模型感染实验证实了这些菌株具有强致病性。同时发现了该种群中两支新的亚群正在中国和越南传播,并进一步分析探究了其分化的时间和进化的分子动力学特征。通过比较基因组学挖掘了该种群特异性遗传因子,针对其部分特异性遗传因子设计了可用于准确检测高风险性猪链球菌的分子靶点。该分析平台的建立和研究结果有助于将来对高风险性猪链球菌进行溯源,检测和防控。本论文的主要研究结果如下:1)猪链球菌的全基因组测序与分子分型特征本研究对最新分离于中国的145株猪链球菌（104株人源,41株病猪来源）进行了全基因组测序并将基因组数据递交数据库。通过基因组多序列分型分析发现,在104株人源菌株中,ST1和ST7型为主要序列型,分别占比59%和33%;首次鉴定感染人的新序列型,包括ST658,ST242和ST1005。同时,本研究对新数据库中共1634个基因组数据进行了多位点序列分型和血清分型。分型结果共鉴定到221种已知序列型,其中ST1型是全球最流行的序列型（占比37%）,分别在越南、英国、美国等9个国家的菌株中均有发现。宿主差异性分析表明,ST1型在人源菌株和猪源菌株中都很流行,分别占比35%和65%,其中在健康猪源菌株中占比24%,在病猪来源的菌株中占比25%。其余较流行的序列型包括ST7、ST25和ST28。血清型分型共鉴定到36种血清型,其中血清型2＆1/2型菌株占比55%,分布于全球13个国家,为全球最流行的血清型;不可分型菌株占比8.2%,其中80%来源于健康猪。宿主差异性分析表明,血清型2型人源菌株占比60%,血清型2型病猪来源的菌株占比21%,表明血清型2型与致病性密切相关。血清型2型菌株中,ST1型占比62%,该类型的菌株不仅是全球流行菌株,同时也很可能是致病风险最高的菌株。2)全球猪链球菌耐药基因的携带情况以及中国菌株耐药表型和基因型的关系全球猪链球菌中耐药基因的携带种类包括10种,分别为:四环素类、氨基糖苷类、大环内酯类、氯霉素类、糖肽、β-内酰胺类、甲氧苄氨嘧啶、磷霉素、恶唑烷酮类、磺酰胺类;其中主要的耐药基因种类为四环素类（99.5%）、氨基糖苷类（54.6%）、大环内酯类（59.1%）。宿主差异性分析表明健康猪在耐药基因的携带数量和种类上,都明显高于人源菌株和病猪分离株,并且健康猪具有更多样性的多耐药模式。地域差异性分析表明,中国菌株耐药基因的平均携带率以及多样性显著高于越南,越南显著高于英国,表现出明显的地域差异性。同时,本研究检测了分离于中国的182株菌对10种抗生素的药物敏感性。结果表明,几乎所有的菌株都表现出对青霉素、万古霉素、利福平、利萘唑胺敏感,同时几乎所有的菌株（98.9%）表现出对四环素具有抗性,其次是克林霉素（67%）和红霉素（64.3%）。3种宿主来源（人源、健康猪和病猪）的菌株均有97%以上的菌株对四环素耐药。红霉素,克林霉素,氯霉素,左氧氟沙星,庆大霉素的耐药率具有宿主差异性:表现为健康猪＞病猪＞病人。进一步的分析发现高达66%的菌株是多重耐药菌株,其中最常见的是三重耐药（四环素+红霉素+克林霉素）;主要是以人源分离菌株和病猪分离菌株为主,分别占比59%和27%。而五重耐药和六重耐药的菌株主要是以健康猪为主,占比68%。因此,临床耐药猪链球菌的主要基因型和表型基本一致,健康猪中猪链球菌具有更高的耐药率和更多样性的多耐药模式。3)猪链球菌的种群结构特征及人类高风险性菌株的致病因子与致病性研究为了探究猪链球菌种群结构特点,本研究使用了新数据库中全球来源的1634个菌株的全基因组SNP进行了系统发育学分析,聚类结果表现出明显的宿主相关性,揭示了3个主要的种群结构,分别为人类高风险组（Clade A）、健康猪相关组（Clade B1）和病猪相关组（Clade B2）,其中Clade A中聚类了几乎所有的人源分离菌株（96%,549/570）,并且几乎包含所有的血清型2型ST1菌株。Clade B1中的大部分菌株（69%,181/262）为病猪来源,Clade B2中包含了大部分健康猪分离株（72.2%,279/386）。基因含量差异性分析表明,相比于Clade B1和Clade B2中的菌株,Clade A中的菌株具有最小的基因含量（2003±47 genes）,但具有更多的毒力因子（n=89）,并且富集毒力因子的功能主要集中在粘附入侵、免疫逃逸和系统感染方面。Clade B2的菌株中具有最多的基因含量（2,191±147 genes）,但是具有最少的毒力因子（n=68）。斑马鱼攻毒实验表明,来源于Clade A中的代表性菌株比其他两个Clade来源的代表性菌株具有更强的致病性。4)人类高风险性猪链球菌的传播路径及其进化动力学特征生物地理学分析发现人类高风险性猪链球菌最早起源于欧洲（英国和荷兰）,随后向南美、北美、非洲和亚洲传播。分别引起中国1998年和2005两次大爆发的菌株属于同一支系（I）,该支系在1972-1982年间由越南传入,并在1991年（中国江苏）和1998年（中国四川）分化。支系I中菌株只局限于序列型ST7（中国特有的ST）,而支系II中的分离菌株主要以ST1型为主,同时包括新鉴定的ST型菌株,该支系携带一个78 kb致病性岛。由于ST1是世界普遍流行的序列型,同时本研究也验证了78 kb毒力岛具有可转移的潜力,推测携带有78 kb致病性岛的菌株在世界范围内具有继续传播和进化的风险性。另一方面,比较基因组学分析发现支系III分化于1985年并且起源于英国,该支系的菌株全部为ST7型。该新型ST7菌株不含有两次大爆发菌株中报道的89 kb致病性岛（PAI）。耐药表型试验结果表明,该支系中所有的菌株都对四环素耐药,同时53%的菌株也对克林霉素和红霉素耐药。这些多重耐药的菌株均具有相同的耐药基因模式,即携带8个耐药基因（tet（O）、tet（40）、mef（A）、msr（D）、erm（B）、aph（3’）-III、sat4和ant（6）-Ia）。并且所有的8个耐药基因都位于127 kb移动元件上。值得关注的是,这些多耐药菌株在广东、浙江、四川、江苏、湖南、湖北和广西均有发现,表明该新型的ST7菌株在中国已经开始传播。5)人类高风险性菌株分子靶点的鉴定与检测通过泛基因集的构建,针对3个不同种群中各自特有的基因进行筛选,结果在Clade A和Clade B1中分别筛选到25个和10个特异性基因,对部分特异性基因设计了引物,将其作为了鉴定人类高风险性猪链球菌的分子靶点。本研究使用了43株新分离的临床菌株进行靶点的可靠性验证,其中21株来源于病人,另外22个菌株是文献报道的经过了动物实验毒性评估的菌株。检测结果表明这些分子靶点能够很好的鉴定人源分离菌株和文献报道的强毒力菌株。为了进一步的提高临床诊断过程中的方便性,本研究还对该PCR检测方法进行了改进,使其可以快速判断阳性结果。该检测方法的建立有利于猪养殖业的健康发展,以及食品产业链中高风险性菌株的发现,以便及时的预防和控制。