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一株鸭坦布苏病毒的分离鉴定及全基因组序列分析

来源:一二三四网
第44卷第3期 2013年3月 东北农业大学学报 44(3):72-78 MaT.2013 Journal of Northeast Agricultural University 一株鸭坦布苏病毒的分离鉴定及全基因组序列分析 刘胜旺L ,张碉 ,刘晓丽 ,李云霞 ,韩宗玺 ,邵昱昊 ,孔宪刚 (1.东北农业大学生命科学学院,哈尔滨150030 ̄2.中国农业科学院哈尔滨兽医研究所禽病研究室,哈尔滨150001) 摘要:2010年我国爆发了使蛋鸭产蛋量急剧下降、由一种鸭黄病毒引起的疾病,通过对来自山东某发病鸭 场的病料进行分离,得到实验室分离株Du/CH/LSD/110128。对其进行全基因组序列测定分析,确定该株病毒全基 因组合有一个开放阅读框,编码一个由3 426个氨基酸组成的多聚蛋白。将试验测得株Dll,cH,LSD/110128株与黄 热病毒(Yellowfever virus)、登革热病毒(Dengue virus)、伊利乌斯脑炎病毒(Ilheus virus)、西尼罗病毒(west Nile virus)、巴格扎病毒(Bagazavirus)和其他一些已公布序列的坦布苏病毒进行核酸同源性比较和遗传进化树分析,发 现Du/CH/LSD/110128株与巴格扎病毒亲缘关系较近但介于病毒种的水平上,与其他株坦布苏病毒核酸同源性在 87%以上,可以确定Du/CI-I/LSD/110128株属于新型鸭坦布苏病毒(Duck Tembusu virus)。 关键词:鸭坦布苏病毒;分离鉴定;基因组;分离鉴定 中图分类号:Q95—33 文献标志码:A 文章编号:1005—9369(2013)03—0072—07 刘胜旺,张硐,刘晓丽,等.一株鸭坦布苏病毒的分离鉴定及全基因组序列分析【J】.东北农业大学学报,2013,44(3):72-78. Liu Shengwang.Zhang Yue,Liu Xiaoli。et a1.isolation and genomic sequence analysis of duck Tembusu virus[J].Journal of NoRheast Agricultural University,201 3,44(3):72-78.(in Chinese with English abstract) Isolation and genomic sequence analysis of Duck Tembusu virus/uu Shengwang 21 ZHANG Yue’,LIU Xiaoli ,LI Yunxi&,HAN Zongxi ,SHAO Yuhao2,KONG Xiangang (1. SchooI of Life Sciences,Northeast Agricultural University,Har1)in 1 50030,China;2.Avian Diseases, Har1)in Vetedna ̄Research Institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences,Harbin 1 50001, China) Abstract:During investigations into the outbreak of duck viral infection in 201 0 in China,with a severe drop in egg production.a flavivirus was isolated fr0m the affected ducks fr0m Shandong Province.It was characterized as a Duck Tembusu virus(DTMUV).In this study,we obtained a complete genome sequence of DTMUV named DulCHILSDI1 1 01 28.DulCHILSDI1 1 01 28 strain contains a single open reading frame(ORF)encoding a polyprotein is comprised of 3 426 amino acids. The diferent genomic regions of DulCHILSDI1 1 01 28 strain were also compared with those of lfaviviruses including Yellow fever virus,Dengue virus,Ilheus virus,West Nile virus,Bagaza virus and other Tembusu viruses.Du/CH/LSD/1 1 01 28 strain demonstrated the higher similarity to Bagaza virus. The result of entire ORF scanning shows that DulCHILSDI1 1 01 28 was characterized as a new duck Tembusu virus. Key words:DTMUV;isolation;genome;isolation and dentifacation 收稿日期:2012—10—24 基金项目:公益性行业(农业)科研专项经费项目(201203056) 作者简介:刘胜旺(1969一),男,研究员,博士生导师,研究方向为分子病毒学。E—mail:swliu@hvri.ac.cn 第3期 刘胜旺等:一株鸭坦布苏病毒的分离鉴定及全基因组序列分析 2010年初,在我国南方集中养鸭地区出现一 PBS匀浆,一70℃反复冻融3次,8 000 r・arin 离心 种引起蛋鸭产蛋量下降的疾病。该病迅速传播, 在国内其他养鸭地区鸭场相继出现,涉及福建、 浙江、广西、广东、江苏、江西、安徽、河南、 河北、北京、山东等地。该病导致鸭、蛋鸭产蛋 5 min,吸取上清液,用0.22 txmol・IJ- 一次性滤器 过滤除菌后将滤液装于冻存管中备用。将滤液以 0.1 mL・胚~,接种于-11日龄SPF鸭胚,37 cI=孵 育,弃掉24 h以内死亡胚,72 h后将接种鸭胚放入 4 oC,1 h后无菌收取尿囊液。 1.4全基因序列测定分析 1.4.1 引物的设计合成 量大幅度下降,肉鸭、育成鸭发生神经症状,给 我国养鸭业造成巨大经济损失。经研究确定该病 是由一种新的黄病毒感染引起。这种新的黄病毒 隶属于黄病毒科、黄病毒属、蚊媒病毒的恩塔亚 根据GenBank中登录的鸭黄病毒BYD一1株(登 病毒群,和坦布苏病毒亲缘关系最近,确定为一 种新型鸭黄病毒一鸭坦布苏病毒(Duck Tembusu virus,DTMUV)c卜 。201 1年中国畜牧兽医学会第一 届水禽疫病防控研讨会将该病名称统一为“鸭坦布 苏病毒病”。 鸭坦布苏病毒(DTMUV)的病毒粒子呈球形, 45~50 rim之间,有囊膜,表面有纤突 , ’710基因 组为单股正链RNA,含有一个开放阅读框,编 码顺序为5’UTR—C—PrM—E—NS1一NS2A—NS2B—NS3一 NS4A—NS4B—NS5一UTR3’。其中有3种结构蛋白 C、PrM、E和7种非结构蛋白NS1、NS2A、NS2B、 NS3、NS4A、NS4B、NS5。 本研究对病料进行病毒分离,全基因测序。 国际上通常以黄病毒NS5基因3’端长约1 kb的区域 同源性作为黄病毒属病毒分类依据。通过对实验 室分离株Du/CH/LSD/1 10128株全基因和NS5基因 对比分析,确定该株病毒属于新型鸭坦布苏病毒 (DTMUV)。 1 材料与方法 1.1病料来源主要材料 病料来自山东某发病鸭场;RNAiso Plus、One Step RT—PCR Kit Ver.2、pMD18一T载体、250 bp DNA Ladder Marker以及3'RACE快速扩增试剂盒等 (购自宝生物工程(大连)有限公司);DNA回收试剂 盒(购自OMEGA公司);0.22 I ̄mol・L~一次性滤器 (购自Millipore公司);其他化学试剂均为国产分析 纯;大肠埃希氏工程菌JM109由本实验室保存。 l-2动物 SPF鸭胚购自中国农业科学院哈尔滨兽医研究 所实验动物中心。 1.3病毒分离 对来自山东某发病鸭场病料进行研磨,加入 录号:JF312912)的序列口’ ,及参考文献[15]设计10 对包含1O条互相重叠片段的引物(见表1),由北京 六合华大基因科技股份有限公司构建。 表1扩增引物 Table 1 Primer for PCR in ampliifcation 徘 Primers Sequences(5『t03’) F: ‘ e 1.4.2病毒RNA的提取 对收取的尿囊液进行病毒RNA提取,取200 鸭胚尿囊液,按RNAiso说明书提取RNA,最 后用3O DEPC水溶解沉淀。通过RT—PCR方 法判定病毒分离是否成功。引物使用鸭黄病毒 (Flavivirus)的特异性引物,DFLA—F:AGACTGCTG GTGCAATGAGAC和DFLA—R:CGTC GrrrCCCAGAT TCCA“ 。预期扩增片段长度250 bp,RT—PCR产物 经0.8%琼脂糖凝胶电泳检测。 ・74・ 东北农业大学学报 第44卷 1.4-3病毒全基因组克隆 行拼接分析,所得序列在GenBank中进行BLAST 同源序列比对,用MEGA5软件采用邻近法分别 对Du/CH/LSD/110128株与其他黄病毒科病毒进 行全基因发育进化树和NS5基因发育进化树 构建。并用MegAlign对全基因组和NS5基因进行 将经琼脂糖凝胶电泳检测阳性病毒RNA使用 已设计的1O对引物进行RT-PCR,产物根据 OMEGA公司胶回收试剂盒说明书回收目的片段。 使用常规方法重组质粒,筛选出阳性质粒送北京 六合华大基因科技股份有限公司进行序列测定。 1.4.4基因组序列分析 同源性比对。从GenBank下载参考序列的毒株(见 表2),从GenBank下载NS5基因参考序列的毒株 将测得序列通过DNASTAR、BioEdit等软件进 (见表3)。 表2从GenBank下载参考序列的毒株及其缩写 Table 2 Reference viruses in GenBank and their abbreviation YY5 NS5 Duck lfavivirus strain YY5 NS5 protein gene partial cds HQ64139o.1 Fen ̄xian NS5 Tembusu virus strain Fengxian NS5 protein gene partial cds HQ833331.1 Huabei NS5 Duck hemorrhagic ovaritis virus isolate Huabei Ns5 protein gene partial cds JF523187.1 Sitiawan NS5 Sitiawan virus gene for NS5 protein partila cds ABO26994.1 THCAr NS5 Tembusu virus strain THCAr NS5 protein S5)gene partial cds AFO134I .1 NS5 3186/98 Tembusu virus NS5 gene for NS5 protein partila eds strain:3186/98 AB1 1O486.1 NS5 1665/96 Tembusu virus NS5 gene for NS5 protein partila cds strain:1665/96 AB1 1O485.1 NS5 Sitiawan Tembusu virus NS5 gene ofr NS5 protein partila cds strain:Sitiawan AB1 1O489.1 MM1775 NS5 Tembusu_vims strain MM1775 NS5 protein(NS5)gene partila cds AF013408.1 NS5 4256100 Tembusu virus NS5 gene for NS5 protein partila cds strain:4256/00 AB1 1O487.1 NS5 MM1775 Tembusu virus NS5 gene ofr NS5 protein partial cds strain:MM1775 AB1 1O488.1 N2 revived 14/6/82 NS5 Tembusu virus note N2 revived 1416182 nonstructural protein 5(Ns5)gene partila cds EU303233.1 BYD一1 Baiyangdian Virus strain BYD-1 polyprotein gene complete cds JF312912.1 duck,sD/CHN,2OlO Flavivirus ducl【,SD,CHN,201O isolate SD polyprotein gene,partial cds Jr738022.1 JS804 Tembusu virus strain JS804 complete genome JF895923.2 ITnTT rc n… h… h。 ; … rit;…in trnin HBTT.NSS nmtein gene Dartial cds JF423l23.1 -76・ 东北农业大学学报 第44卷 表5 Dll,C肌SDl,11O128【NSS)与其他GenBank已公布序列核苷酸同源性比较 Table 5 Comparison of Du/CH/LSD/l10128(NS5)with reference viruses in GenBank for nucleotide 序列简称 同源性(%) 序列简称 同源性(%) 序列简称 同源性(%) Abbreviation Homology Abbreviation Homology Abbreviation Homology CJD05/CHN,2010 NS5 97.8 NS5 3186/98 88.3 N2 revived 14,6,82 NS5 44.4 YY5NS5 98.7 NS5 1665/96 88.3 BYD一1 98.5 Fengxian NS5 99.0 NS5 Sitiawan 88.2 duck,sD,CHN/2O10 98.4 Huabei NS5 40.1 MM1775 NS5 87.7 JS804 98.5 Sitiawan NS5 87.1 NS5 4256,Cl0 8 8.O HBJL NS5 97.7 THCAr NS5 91.8 NS5 MM1775 87.8 JQ289550.1 TA NC_016958.1 Duck lfavivirus TA JQ595407.1XHZD/201O JF312912.1 BYD一1 JX273153.1 Js/2010 JF895923.2 JS804 NC.015843.2 Tembusu JF459991.1 ZJ一6 JF27O48O.1 YY5 JQ314464.1 zJ_407 JQ314465.1 zJ_GH一2 JF926699.2 CJDO5 JX196334.1 White Kaiya duck ℃hina/2010 JN81 1558.1 FS JN811559.1 JM JN232077.1 museovy/SD/China/2011 Dll,CH,LSD/1 10128 JX477685.1 MM1775 JX477686.1 Sitiawan NC-012534.1 Bagaza NC_009028.2 Ilheus DQ21 1652.1 West Nile NY99 NC_002640.1 Dengue 4 X03700.1 YeUow faver 17D vaccine 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 图3鸭坦布苏病毒DU/CH/LSD/l10128株系统进化分析 Fig.3 Phylogenetic analysis of DTMUV DU/CH/LSD/110128 strain 表6 Du,ClI,LSD,110128株与其他GenBank已公布序列核苷酸同源性比较 Table 6 Comparison of Du/CH/LSD/110128 wiht reference viruses in GenBank ofr nucleotide 序列简称 同源性(%) 序列简称 同源性(%) 序列简称 同源性(%) Abbreviation Homology Abbreviation Homology Abbreviation Homology BYD一1 98.5 ZJGH一2 98.5 Tembusu 98.6 CJDO5 98.2 I.A 98.5 Duck lfavivims TA 98.5 ZJ一6 98.5 JS804 98.5 West Nile NY99 62.2 FS 98.5 XHZD,2010 98.5 MM1775 88.4 JM 98.4 Dengue 4 57.4 Sitiawan 87.2 museovy/SD/China/201 1 98-4 Yenow fever 17D vaccine 52.8 White Kaiya duek/WR/China/2010 98.5 YY5 98.6 Hheus 62.8 JS/2010 98.6 ZJ407 98.5 Bagaza 72.1 第3期 刘胜旺等:一株鸭坦布苏病毒的分离鉴定及全基因组序列分析 AB1 1O487.1 NS5 4256,Cl0 AB1 10489.1 NS5 Sitiawan ABO26994.1 Sitiawan NS5 AB1 10485.1 NS5 1665/96 AB1 1O486.1 NS5 3186,98 ABllO488.1 NS5 MM1775 AF013408.1 MM1775 NS5 AF013409.1 THCAr NS5 JF423123.1 HBJL NS5 Du/CH,LSD,1 10128 HQ83333.1 Fengxian NS5 JF895923.2 JS804 JF312912.1 BYD一1 H0641390.1 YY5 NS5 JFv738022.1 duek,SD/CHN/2010 JF795477.1 CJDO5,CHN,2010 NS5 EU303233.1 N2 revieved 14/6/82 JF523l87.1 Huabei NS5 1.4 l_2 1.O O.8 O.6 0.4 0.2 0 图4鸭坦布苏病毒Du,C肌SD,l1O128株NS5基因系统进化分析 Fig.4 Phylogenetic analysis of DTMUV D ℃H,LSD,11O128 strain NS5 gene 3讨论与结论 株病毒含有一个开放阅读框,编码一个由3 426个 氨基酸组成的多聚蛋白,主要包含3个结构蛋白和 鸭黄病毒病最早于1995年出现在河北省石家 7个非结构蛋白,其中有一个囊膜蛋白E和一个与 庄、邯郸等地,首次鉴定该病的病原为黄病毒科 RNA相连的核心蛋白c,以及一个较大的前体蛋白 的鸭病毒性脑炎病毒,国外未见报道 ”。2010年初 PrM。紧接着是非结构蛋白NS1,为一种糖蛋白, 开始,在我国大部分集中养鸭地区爆发。该病迅 以及NS2A、NS2B、NS3、NS4A、NS4B和NS5t 。 速传播,患病鸭多出现脚麻痹、头颈歪斜等运动 通过对试验分离株Du/CH/LSD/1 10128与GenBank 机能失调等神经症状,产蛋量急剧下降,表现为 已公布的一些黄病毒科病毒的基因序列进行核苷 出血性卵巢炎症状n ,临床易与禽流感新城疫混 酸同源性比较和系统进化树分析,发现试验分离 淆,建立灵敏准确的实验室诊断该病的方法非常 株Du/CH/LSD/110128与黄热病毒(Yellow fever 重要,颜丕熙等建立的套式RT—PCR方法,灵敏 virus)、登革热病毒(Dengue virus)、伊利乌斯脑炎 度比常规PCR高10倍,临床样品阳性检出率高于 病毒(Ilheus virus)、西尼罗病毒(west Nile virus)、 病毒分离率n 。Yan等建立了TaqMan探针荧光定 巴格扎病毒(Bagaza virus)和坦布苏病毒(Tembusu 量PCR方法,灵敏度是常规PCR的100倍“61。截 virus)具有遗传进化关系。其中与黄热病毒(Yellow 至目前尚没有可有效防治DTMUV的商品化疫苗研 fever virus)亲缘关系最远,与巴格扎病毒(Bagaza 制成功,感染DTMUV后病鸭产生的抗体效价较 virus)亲缘关系较近但遗传距离介于病毒种的水平 低p’7-8]鸡亦可对DTMUV产生特异性免疫应答反 上。与其他株坦布苏病毒亲缘关系最近,全基因 应 习。筛选出抗原性良好的天然疫苗株对进一步研 组核苷酸同源性和NS5基因核苷酸同源性均在 究开发效果确实的灭活苗和弱毒苗有至关重要作 87%以上,可以确定试验分离株Du/CH/LSD/ 用。 1 10128属于黄病毒科、黄病毒属、蚊媒病毒恩塔 对黄病毒的分类,国际上公认分类方法是病 亚病毒群的坦布苏病毒。 毒NS5基因核苷酸同源性在84%以上的分离株为 黄病毒可引起人类和动物严重疾病,禽源司 同一个种病毒㈣。本试验对病料进行病毒分离检测 提阿万病毒(Sitiawan virus)只对家禽致病不变。传 和全基因组序列测定分析,确定Du/CH/LSD/1 10128 统坦布苏病毒被库蚊这种传播途径所隔离,但新 ・78・ 东北农业大学学报 第44卷 型的鸭坦布苏病毒可对各种鸭致病,其中包括北 京鸭、樱桃谷鸭、绍兴鸭u01。李泽君研究表明该病 分离初报叨.中国动物传染病学报,201 1,19(1):22—26. 【8】胡旭东,路浩,刘培培,等.我国发现的一种引起鸭产蛋下降综 合征的新型黄病毒[J】.中国兽医杂志,2011,7:43-47. 【9】Thomas J,Chambers,Chang S,et a1.Flavivius Genome rOrganization,Expression,and Replication[J].Annual Review of Microbiology,1990,44:649-688. 可以通过直接接触传播和空气传播u。1,这与其他坦 布苏病毒存在区别。鸭坦布苏病毒对鸟类和人类 的致病性尚不清楚,其生理和生态动力学包括病 毒周期也不甚了解。还需要更深入研究以揭示鸭 坦布苏病毒本质、生理生态学及致病性等。 【参考文献】 【1】Yah P,Zhao Y,Zhang X,et a1.An infectious disease of ducks caused by a newly emerged Tembusu virus strain in mainland China[J].Virology,201 1,417(1):1-8. 【2】滕巧泱,颜丕熙,张旭,等.一种新的黄病毒导致蛋鸭产蛋下降 及死亡【J].中国动物传染病学报,2010,18(6):1-4. 【3】Su J L,Li S,Hu X D,et a1.Duck egg-drop syndrome caused by BYD viurs,a new tembusu-related flavivirus[J].PLoS ONE, 201 1,6(3):e18106. 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