畜牧兽医学报  2022, Vol. 53 Issue (4): 1298-1302. DOI: 10.11843/j.issn.0366-6964.2022.04.030    PDF    
1株鸡传染性喉气管炎病毒的基因组特征与致病性
高昕1, 罗园园1, 杨慧明1,2, 张国中1,2, 赵烨1     
1. 中国农业大学动物医学院,北京 100193;
2. 中国农业大学畜禽疫病诊断研究中心,北京 100193
摘要:本研究旨在了解我国鸡传染性喉气管炎病毒(ILTV)流行毒株的分子特性。对1株分离自国内养殖场的鸡传染性喉气管炎病毒毒株BT株进行了部分基因序列(TKICP4、gBUL32)测定分析,并研究了其对2周龄SPF鸡的致病性。遗传进化分析表明,BT株核苷酸序列与国内其他流行毒株相似性在97%以上,属于同一进化分支,未出现较大变异。但其与美国强毒株1874C5和国内标准株WG株等毒株差异较大,主要集中于ICP4基因,在87—90位存在4个氨基酸的缺失(AAQD),该缺失在国内其他分离株中也存在。862—868位存在6个氨基酸的缺失(QPQEPQ),与K317、Serva、Laeyngo和LTBlen等弱毒疫苗株保持一致。将该毒株喉气管内回归接种,未观察到任何鸡死亡,仅有少部分鸡出现结膜分泌物,剖检显示喉头气管正常。提示国内ILTV流行株以较温和的形式在鸡群中流行, 并呈现出独特的基因特征。
关键词传染性喉气管炎病毒    序列分析    致病性    
Genomic Characteristics and Pathogenicity of an Avian Infectious Laryngotracheitis Virus
GAO Xin1, LUO Yuanyuan1, YANG Huiming1,2, ZHANG Guozhong1,2, ZHAO Ye1     
1. College of Veterinary Medicine, China Agricultural University, Beijing 100193, China;
2. Diagnosis and Research Center of Livestock and Poultry Diseases, China Agricultural University, Beijing 100193, China
Abstract: This study aimed to understand the molecular characteristics of infectious laryngotracheitis virus (ILTV) in China. TK, ICP4, gB, UL32 gene sequences of ILTV BT strain isolated from domestic farms was determined, and its pathogenicity to 2-week-old SPF chickens was studied. Phylogenetic analysis results showed that the nucleotide sequence of BT strain has a consistency with other epidemic strains in China was more than 97%, which were consisted within one branch and there was no significant variation. However, it is quite different from American virulent strain 1874C5 and domestic standard strain WG, which mainly focuses on ICP4 gene. There is a deletion of 4 amino acids at position 87-90 of (AAQD), which is also found in other domestic isolates. The deletion of (QPQEPQ), with 6 amino acids at position 862-868 was consistent with attenuated vaccine strains such as K317, Serva, Laeyngo and LTBlen. When the strain was inoculated back into the larynx and trachea, no chicken death was observed, only a few chickens showed conjunctival secretion. Autopsy showed that the larynx trachea was normal. It is suggested that domestic ILTV epidemic strains are prevalent in chicken flocks in a mild form and show unique genetic characteristics.
Key words: infectious laryngotracheitis virus    sequence analysis    pathogenicity    

传染性喉气管炎病毒(infectious laryngotracheitis virus, ILTV)属于疱疹病毒科,传染性喉气管炎病毒属,可引起鸡的急性、接触性上呼吸道症状。不同ILTV毒株毒力强弱有所差别。急性感染时,发病率和死亡率分别可高达100%和40%,温和型ILT发病率接近5%~10%,死亡率低于2%。病鸡主要表现为呼吸困难、咳嗽、结膜炎及咳出血样渗出物,剖检时可见喉部、气管黏膜肿胀、出血、糜烂和坏死[1]。ILTV于20世纪50年代末期首次在我国报道发生,90年代后, 在我国一些地区呈地方性流行,极大地损害了我国养鸡业的健康发展[2-5]

ILTV为线性双股DNA病毒,其基因组长度为155 kb,分为长独特区(UL)和短独特区(US),US左侧为反向重复序列(IRS),US右侧为末端重复序列(TRS),IRS与TRS区序列相同但方向相反[6]UL23(TK)、UL27(gB)和UL32基因位于UL区,TK基因是ILTV的主要毒力基因,也是构建基因缺失疫苗的主要靶标[7-8]UL27(gB)和UL32编码病毒粒子表面糖蛋白,其中,gB是病毒感染所必需的主要糖蛋白和保护性抗原,可诱导体液免疫[9]。二者保守性高,作者前期研究表明,表达gBUL32基因的重组鸡痘病毒疫苗具有良好安全性和稳定性[10]ICP4基因位于IRS区域,参与激活病毒早/晚期基因的表达[11]ICP4基因与病毒毒力存在关联。

由于ILTV具有急性暴发和长期潜伏感染的特性,需要对ILTV进行实时监控,了解当前流行毒株的基因特征及致病性对于控制ILT的流行具有重要意义。本试验对1株ILTV分离株的关键毒力基因序列TKICP4及免疫糖蛋白序列gBUL32进行分析,了解其分子进化特征及在进化树中与流行毒株的亲缘关系,并开展SPF鸡的致病性研究,研究结果丰富了我国ILTV分子流行病学调查内容,为进一步开展ILTV的防控提供重要的理论依据。

1 材料与方法 1.1 病毒的繁殖与复壮

取本实验室分离保存的传染性喉气管炎病毒BT株(ILTV-BT)病毒液经绒毛尿囊膜途径(CAM)接种10日龄SPF鸡胚,每胚0.2 mL,置于37 ℃温箱中培养5 d,无菌收集有明显病变的绒毛尿囊膜,无菌研磨后,用灭菌生理盐水4倍稀释,经CAM途径连续传至10代,按照Reed-Muench法计算鸡胚半数感染量(EID50)。无菌分装后, 置于-20 ℃冰箱保存。

1.2 病毒基因扩增及测序

提取第10代出现明显痘斑的鸡胚绒毛尿囊膜DNA,参考GenBank中公布的ILTV目的基因片段核苷酸序列,针对ILTV基因组TKgBUL32、ICP4基因设计鉴定及测序引物(请参见OSID相关资料)。以提取所得的DNA为模板对目的片段进行扩增。扩增产物送北京擎科新业生物技术有限公司测序。

1.3 病毒的遗传进化与分子特征分析

使用DNAStar软件和Geneious等生物学软件进行序列拼接和分析;采用MEGA v.6软件中的Clastal W算法对所有核苷酸序列进行多重序列比对;基于邻接法(Neighbor Joining method)构建TKgBUL32和ICP4串联基因序列进化树;采用NetNGlyc在线软件(http://www.cbs.dtu.dk/services/NetNGlyc)分析预测gBUL32基因的糖基化位点。

1.4 动物回归致病性试验

将繁殖复壮后的ILTV-BT株以将104.0EID50·0.2 mL-1的剂量进行喉气管内回归接种10只2周龄SPF鸡,在14 d的观察期内,每天观察鸡的临床症状,试验期结束后,随机选取3只鸡进行剖检,观察喉头及气管的剖检变化。同时,另5只SPF鸡接种0.2 mL生理盐水作为空白对照组。

2 结果 2.1 ILTV-BT株的分离鉴定与相似性分析

经CAM途径接种SPF鸡胚,连续传代出现稳定胚变,鸡胚绒毛尿囊膜增厚,有大小不等不透明白色病斑(图 1A)。使用ILTV gB基因鉴定引物进行PCR扩增,获得了约1 360 bp大小的片段,与预期相符(图 1B)。测序结果(未展示)显示,在4个基因中,ICP4基因的变异最大(98.68%~99.96%),其次为gB基因(99.43%~100.00%),TK基因(99.63%~100.00%)及UL32基因最为保守(99.89%~100.00%)。BT株与我国经典强毒株WG株的相似性最低(99.43%),与疫苗株Serva的相似性最高(100.00%)。

M. Trans 5K DNA相对分子质量标准;P. 阳性对照;C. 阴性对照;BT. 传代毒P10代 M. Trans 5K DNA marker; P. Positive control; C. Negative control; BT. ILTV-BT strain passage 10 图 1 ILTV-BT株病毒分离(A)及PCR鉴定(B) Fig. 1 Isolation (A) of ILTV-BT strain and PCR identification (B)
2.2 遗传进化分析与关键氨基酸位点

基于串联基因组的进化树分析显示,ILTV毒株具有明显的地理隔离特征,可分为澳大利亚、欧洲和中国3个主要进化分支,ILTV-BT株与其余国内流行分离株处于同一分支(图 2)。氨基酸比对结果(未展示)显示,BT株与强毒株WG和1874C5的氨基酸差异主要集中于gB基因和ICP4基因。TK基因与WG株仅有一个氨基酸位点的差异(252T),gB基因与WG株共有5个氨基酸位点差异,分别为44R、116V、551M、644I和707F,与1874C5株共有4个氨基酸位点差异,分别为116V、644I、799P和805K。有6个潜在的N-糖基化位点(102、121、211、262、360和649位)。UL32基因的441位存在1个潜在的N-糖基化位点。其与WG株在142和227位存在差异。与澳大利亚和美国分离株相比,BT株在ICP4基因87—90位存在4个氨基酸的缺失(AAQD)。其862—868位存在6个氨基酸的缺失(QPQEPQ)。此外,其在1 171位的氨基酸由甘氨酸G突变为谷氨酸E,该突变仅存在于LJS09序列中。

图 2 ILTV-BT株串联基因组系统进化分析 Fig. 2 Phylogenetic analysis of concatenated genome of ILTV-BT
2.3 ILTV-BT株动物回归致病性

在感染组接种后14 d观察期内未观察到呼吸道症状及死亡,仅观察到少量鸡出现精神沉郁及眼结膜分泌物,2~3 d后逐渐恢复(图 3AB)。剖检结果显示喉头气管正常(图 3CD)。空白对照组在整个试验观察期内未表现出任何临床症状,剖检显示喉头气管正常。

图 3 ILTV-BT株感染鸡临床观察及气管剖检 Fig. 3 Clinical observation of chickens infected with ILTV-BT strain and tracheostomy
3 讨论

本研究中,BT株核苷酸序列与国内其他流行毒株相似性在97%以上,属于同一进化分支,未出现较大变异。但其与美国强毒株1874C5和国内标准株WG株等毒株差异较大,主要集中于gBICP4基因。gB基因与国内强毒株WG株的相似性最低,包含5个氨基酸位点的差异(44R、116V、551M、644I和707F),而与弱毒疫苗株的相似性更高;WG株与国外强毒株如美国632强毒株、英国Throne强毒株的基因序列相似性为100%[12],因此上述位点的差异可能为强毒株与弱毒株之间的毒力差异位点,并值得进一步研究;ILTV-BT株ICP4基因与美国强毒株1874C5和WG株等毒株差异也较大,有文献表明ICP4基因发生突变可能影响病毒毒力水平[9]。与国外分离株相比,BT株在87—90位和862—868位存在氨基酸缺失,文献报道这两个关键的氨基酸序列缺失可以减弱ICP4基因激活基因的表达,因此能够抑制潜伏感染的病毒重新活化[13]。ILTV-BT株的核苷酸序列与美国疫苗株Serva的同源性最高,而与澳大利亚疫苗株SA2和A20亲缘关系较远。不同地区之间分离株的差异也可能与所使用疫苗株来源的不同有关。

为了评估分离株对SPF鸡的致病性,笔者将ILTV-BT株感染2周龄SPF鸡,研究结果发现分离株可引起少量鸡出现精神沉郁及眼结膜症状,但没有出现鸡死亡。说明分离株对SPF鸡有一定的致病性,但致病力较温和。这也可能是造成类似低毒力毒株在鸡群中广泛传播和流行的原因。

4 结论

通过对1株ILTV国内分离株进行部分基因序列测定分析及2周龄SPF鸡致病性研究,作者发现国内ILTV流行株以较温和的形式在鸡群中流行,并呈现出与近年来国外分离株不同的独特基因序列特征。

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(编辑   白永平)