ETT2结构基因epaPQR对禽致病性大肠杆菌生物学特性及致病性的影响

大肠杆菌Ⅲ型分泌系统2（Escherichia coli type III secretion system 2，ETT2）参与禽致病性大肠杆菌（avian pathogenic Escherichia coli，APEC）的致病作用。本研究旨在探究ETT2结构基因epaPQR对禽致病性大肠杆菌的生物学特性及致病作用的影响，为进一步阐明ETT2的致病机制提供依据。基于CRISPR-Cas9基因编辑技术，构建epaPQR基因缺失株和回复株，通过生长曲线测定、运动性和生物被膜形成能力等试验，分析epaPQR基因对APEC生物学特性的影响；通过血清杀菌与组织载菌量等试验分析epaPQR基因对APEC致病性的影响。结果表明，成功构建ETT2结构基因epaPQR基因缺失株和回复株，epaPQR基因缺失后，其生长能力和生物被膜形成能力并没有显著改变（P>0.05）；但epaPQR基因缺失后，其运动能力显著降低（P<0.05），在透射电镜下观察到缺失株鞭毛数量明显减少，通过荧光定量PCR发现，鞭毛T3SS结构基因及鞭毛输出蛋白基因的转录水平均显著下调（P<0.05）。epaPQR基因缺失后其抗血清杀菌能力显著增强（P<0.05），缺失株AE81ΔepaPQR在雏鸡体内不同器官的定殖能力显著降低。结果说明，ETT2结构基因epaPQR参与调控APEC的鞭毛形成，影响APEC抗血清杀菌能力以及在体内组织器官的定殖能力，表明epaPQR在APEC致病过程中发挥重要作用，本研究为深入探究ETT2功能和APEC致病机制提供参考。     

禽致病性大肠杆菌Hcp2b对雏鸡气管黏膜细胞因子-细胞因子受体相互作用通路的影响

T6SS （type VI secretion system）是革兰阴性菌中常见的一种分泌系统,其效应蛋白Hcp2b作用机制迄今仍未明晰。本研究以禽致病性大肠杆菌（avian pathogenic Escherichia coli,APEC） Hcp2b蛋白为研究主体,旨在探究Hcp2b蛋白在APEC感染鸡气管黏膜过程中发挥的作用及机制。采用Red重组方法以质粒pKD3为模板构建hcp2b缺失株,pSTV-28质粒连接hcp2b目的片段构建重组载体,导入感受态Δhcp2b菌株构建回复株,并对Δhcp2b菌株的生长曲线进行测定。7日龄雏鸡气管感染hcp2b缺失株及野生株,感染后12、24 h收集鸡气管黏膜细胞进行转录组学测序及生物信息学分析。结果表明,hcp2b缺失株及回复株构建成功,hcp2b基因缺失对菌株的生长性能无影响。hcp2b基因缺失株感染气管黏膜后,mRNA的表达谱发生变化,感染后12 h,有144个基因表达量发生变化（上调差异基因87个,下调57个）;感染后24 h,有135个基因表达量发生变化（上调差异基因79个,下调56个）。生物信息学分析发现差异基因富集在Cytokine-cytokine receptor interaction、Protein processing in endoplasmic reticulum等信号通路。hcp2b基因缺失未影响APEC的生长特性,hcp2b基因缺失后影响雏鸡气管黏膜Cytokine-cytokine receptor interaction通路基因mRNA转录水平的变化,IL-1β、IL-12b的表达均上调。该结果为APEC的致病机制研究提供了理论依据。     

双组分系统CpxR影响禽致病性大肠杆菌的耐药性、抗血清杀菌能力及毒力

CpxR是细菌中Cpx双组分系统（two component system,TCS）的反应调控蛋白,通过调控靶基因的转录表达,在细菌细胞膜稳定及毒力方面发挥作用。本研究旨在探究TCS CpxR对禽致病性大肠杆菌（avian pathogenic Escherichia coli,APEC）基本生物学特性、抗血清杀菌能力及致病性的影响。利用Red同源重组系统及互补质粒构建cpxR基因缺失株、互补株,然后比较分析野生株、基因缺失株与互补株的生长曲线、运动性、生物被膜形成能力、药物敏感性、抗血清杀菌能力、动物致病性的差异。结果显示：cpxR基因缺失株与野生株、互补株的生长速度和运动性能无明显差异,且缺失cpxR基因不影响APEC的生物被膜形成能力。然而,缺失CpxR导致APEC对阿米卡星和卡那霉素耐药性降低。血清杀菌试验结果显示,CpxR有助于APEC的抗血清杀菌能力。动物感染试验结果显示,野生株、cpxR基因缺失株和互补株对雏鸭的半数致死量（LD₅₀）分别为7.50×10⁵、7.50×10⁶、1.33×10⁶ CFU,表明CpxR缺失显著降低APEC的毒力。综上表明,TCS CpxR在APEC耐药性、抗血清杀菌能力及毒力方面发挥作用,为阐明APEC的环境适应性、生存能力及致病机制提供参考。     

鸡致病性大肠杆菌fimC基因缺失菌株的构建及生物学特性鉴定

本研究目的是研究fimC基因的功能。基于致病性大肠杆菌（APEC）Ⅰ型菌毛fimC基因的已知序列,通过PCR扩增了缺失169 bp的fimC基因片段,将其克隆到自杀载体pCVD442中,通过接合性转导将重组自杀性质粒pCVD442∷△fimC从大肠杆菌SM10λpir转到O2（Nal^R）中。根据同源重组原理构建了fimC基因缺失突变菌株O2（△fimC）。结合PCR扩增、测序结果及透射电镜观察,证明正确构建了fimC基因缺失突变株O2（△fimC）。体外生长及生化反应试验中,O2（△fimC）与亲本株存在一定差异。药敏试验中,两者无明显区别。鸡气管黏膜黏附试验及雏鸡的致病性试验表明：突变株在鸡气管黏膜上的黏附能力是亲本株的1/50,对雏鸡的致病性亦明显下降。鸡致病性大肠杆菌Ⅰ型菌毛fimC基因缺失突变株的构建为深入探讨fimC基因在鸡大肠杆菌致病过程中所起的作用、Ⅰ型菌毛与机体相互作用的分子机制及fimC基因缺失突变株其他生物学特性的研究奠定了物质基础。     

FliC蛋白R91S突变对肠炎沙门菌鞭毛形态和小鼠体内定植的影响

沙门菌血清D群3个血清型FliC蛋白氨基酸序列比对分析表明肠炎沙门菌与鸡伤寒沙门菌完全相同，二者与鸡白痢沙门菌存在第91位氨基酸位点差异。本研究旨在探究肠炎沙门菌FliC蛋白第91位精氨酸突变对鞭毛形态、细菌运动性和小鼠体内定植能力的影响。运用λ-Red同源重组技术删除肠炎沙门菌CICC10467 fliC基因，构建系列反式回补突变株，通过体外生长特性试验和Western blot试验分析各菌株生长和FliC蛋白表达情况，运动性试验分析各菌株在半固体琼脂中的泳动能力，电子显微镜观察各菌株鞭毛形态，细胞感染试验分析各菌株的细胞黏附和入侵能力，动物感染试验分析各菌株的组织侵染能力。结果表明，fliC基因缺失株及点突变回补株与野生株的体外生长能力无显著差异（P ≥ 0.05）。fliC基因缺失后肠炎沙门菌不表达鞭毛蛋白，各点突变回补株与野生株鞭毛蛋白表达量无明显差异。FliC蛋白R91S突变导致肠炎沙门菌鞭毛形态由超螺旋形态转变为钝直、柔韧度减弱，运动性显著降低（P<0.000 1），对RAW264.7和HCT116细胞的黏附入侵能力显著下降（P<0.001），对BALB/c小鼠的器官侵染能力显著减弱（P<0.001）。综上表明，FliC蛋白第91位精氨酸对维持细菌运动性至关重要，第91位精氨酸突变能够显著改变肠炎沙门菌鞭毛形态，减弱肠炎沙门菌在小鼠体内定植能力。     

鼠伤寒沙门菌sapC基因缺失株的构建及生物学特性分析

旨在研究鼠伤寒沙门菌ABC转运膜蛋白SapC在沙门菌致病机制中的功能。本研究利用λ-Red重组技术构建了鼠伤寒沙门菌sapC基因缺失突变株SMΔsapC,对其进行生长特性、酸性应激试验、多黏菌素B敏感性试验、生物被膜检测、胞内存活和小鼠体内毒力试验。结果显示,基因缺失株SMΔsapC与亲本菌株和互补菌株相比,其生长速度无明显差异;在酸应激条件下,SMΔsapC存活率显著低于亲本菌株;sapC基因缺失降低了鼠伤寒沙门菌生物被膜的形成能力;同时,SMΔsapC基因缺失株在鼠源巨噬细胞内的增殖能力和小鼠体内的毒力显著低于亲本菌株。研究表明,sapC基因影响鼠伤寒沙门菌的抗酸能力、生物被膜形成能力,从而影响沙门菌在体内外的毒力。本研究为进一步阐释鼠伤寒沙门菌的致病机制奠定了基础。     

禽致病性大肠杆菌Ⅵ型分泌系统2evfC基因缺失株的构建及其生物学特性分析

为了分析VI型分泌系统2(Type VI secretion system2,T6SS2)核心组分Evf C对禽致病性大肠杆菌(Avian pathogenic Escherichia coli,APEC)生物学特性及致病性的影响,本研究采用Red同源重组系统构建APEC evf C基因缺失株,并利用低拷贝质粒p STV28构建互补株。然后比较分析野生株、缺失株与互补株的生长曲线、运动性、生物被膜形成能力、黏附侵袭能力、胞内存活能力、动物致病力等生物学特性差异。结果表明,evf C基因缺失不影响APEC的生长速度、运动性、生物被膜形成能力、黏附侵袭能力。然而,缺失evf C可导致APEC在HD-11胞内存活能力及对雏鸭的致病力降低。本研究为阐述APEC T6SS2的致病作用提供了参考依据。     

鼠伤寒沙门菌LH430株asd基因缺失株平衡致死系统的构建及生物学特性分析

本研究旨在构建基于减毒鼠伤寒沙门菌的平衡致死系统。将打靶基因片段Cat基因重组入鼠伤寒沙门菌LH430株asd基因位置,之后将温敏型质粒pCP20转入菌体中用以消除Cat基因片段,通过PCR技术两步法筛选出缺失株Δasd LH430;将asd⁺的原核表达质粒pYA3493转入Δasd LH430,经PCR及测序鉴定表明鼠伤寒沙门菌平衡致死系统Δasd LH430（pYA3493）构建成功。对构建的基因缺失株研究表明,该缺失株失去了在二氨基庚二酸（DAP）阴性环境中生存的能力;糖发酵试验表明,缺失菌株在利用碳源的能力方面与亲本菌株保持一致;9种生化试验结果显示,缺失菌株遗传了亲本菌株的生化特性;遗传稳定性试验表明,缺失菌株能够稳定遗传缺失的423 bp的基因片段;将绿色荧光基因转入所构建的平衡致死系统,成功构建携带绿色荧光基因的重组菌Δasd LH430（pYA-gfp）,对其研究表明该重组菌能够有效表达绿色荧光蛋白。本研究成功构建了鼠伤寒沙门菌平衡致死系统Δasd LH430（pYA3493）,能够有效表达所携带的基因,该系统可作为疫苗活载体来携带外源基因。     

江苏及周边地区鸭致病性大肠杆菌血清型、毒力因子及耐药研究

本研究旨在明确江苏及周边地区鸭禽致病性大肠杆菌（avian pathogenic Escherichia coli,APEC）的血清型、毒力基因分布和耐药性之间的相关性,以期为APEC的防控提供依据。从江苏省及周边养鸭场分离了191株APEC,并对其中21株（每个养殖场选取1株）的O抗原血清型、毒力基因分布和耐药性进行检测。对21株APEC的血清型检测结果表明,O65血清型12株,占全部菌株的57.14%,O5、O28、O42、O87、O93、O138、O147血清型均为1株,其他血清型2株;毒力基因检测结果表明,5个毒力基因有较高的分布率,其中fimA基因的阳性率为100%,ECs3737、ECs3703、tsh和irp2基因的阳性率分别为90.5%、85.7%、57.1%和42.9%,含有5个毒力基因的菌株共有6株（28.57%）;药敏试验结果表明,21株APEC均存在多重耐药性,100%的分离菌株对恩诺沙星、强力霉素、万古霉素和红霉素耐药,85.71%的分离株对10种以上抗生素耐药,14.29%的菌株对21种药物都耐药;对血清型、毒力基因分布和耐药性之间的关系分析表明,含有4种以上毒力基因的菌株有13株,其中9株是O65血清型。在13株含有4种以上毒力基因的菌株中,耐15种药物以上的有9株（69.23%）,耐20种以上药物的有3株（23.08%）,表明含有4种以上毒力基因的菌株多重耐药现象严重。研究表明,江苏及周边地区鸭源大肠杆菌血清型复杂,携带多种毒力基因,耐药性严重。     

猪链球菌2型sortase蛋白缺失株的构建及其毒力分析

为了研究对猪链球菌2型致病力的影响,试验构建srtA基因缺失株,体外观察突变株05ZYH33△srtA的基本生物学性状,并以猪为动物模型检测突变株05ZYH33ΔsrtA的毒力。结果表明:成功构建了srtA基因缺失株,突变株生物学性状无明显改变,毒力相对于亲本株有所下降。说明了srtA基因对菌株的生物学性状无明显影响,可能是猪链球菌2型潜在毒力因子。     

鸭疫里默氏杆菌RIA_0940基因缺失株的构建及主要生物学特性测定

【目的】通过构建鸭疫里默氏杆菌RIA_0940基因缺失株并测定其生物学特性,探讨RIA_0940基因的潜在功能。【方法】以鸭疫里默氏杆菌RA-GD株为亲本株,扩增其左右同源臂及红霉素抗性基因（ermR）盒片段,构建左同源臂-ermR抗性基因盒-右同源臂融合片段,通过自然转化的方法缺失RA-GD株RIA_0940基因,并利用PCR筛选、鉴定RA-GDΔRIA_0940基因缺失株。分别对亲本株RA-GD和缺失株RA-GDΔRIA_0940的生长特性、对雏鸭的半数致死量、感染鸭血液和组织载菌量及对Vero细胞的黏附和入侵性能进行比较分析。【结果】试验成功构建了RA-GD株的RIA_0940基因缺失株（RA-GDΔRIA_0940）;生物学特性检测结果显示,RA-GDΔRIA_0940株体外生长能力较亲本株低,基因缺失株在生长后期生长受到显著或极显著抑制（P<0.05;P<0.01）;RA-GDΔRIA_0940株对雏鸭的半数致死量是亲本株的114倍;与亲本株相比,缺失株感染鸭血液和组织的载菌量显著或极显著下降（P<0.05;P<0.01）;缺失株对Vero细胞的黏附和入侵性能均极显著低于亲本株（P<0.01）。【结论】本试验成功构建RA-GD株RIA_0940基因缺失株,该缺失株在体外培养条件下生长能力较亲本株低,对雏鸭的致病力、感染鸭血液和组织载菌量及对Vero细胞的黏附和入侵性能均显著或极显著低于亲本株。本试验结果为深入研究鸭疫里默氏杆菌的分子致病机理和研制基因工程疫苗奠定了基础。     

牛源A型多杀性巴氏杆菌hyaD基因缺失株的构建及其在小鼠上的交叉保护性分析

hyaD为A型多杀性巴氏杆菌荚膜多糖合成相关基因,为探讨该基因对多杀性巴氏杆菌毒力及其免疫保护特性的影响,本研究利用同源重组方法,构建了牛源A型多杀性巴氏杆菌CQ2株（PmCQ2）的hyaD基因缺失株（ΔhyaD）。结果发现,与野生株相比,ΔhyaD的荚膜产生量及其感染后在脏器中的细菌定殖量均显著下降,其毒力显著降低。细胞试验发现,ΔhyaD更易黏附于巨噬细胞,被吞噬数量显著多于野生株,致使巨噬细胞相关炎性因子表达显著上调。hyaD基因的缺失,可调控与荚膜合成、LPS合成转运、铁转运等相关的基因表达显著下调,促使相关保护性抗原基因表达显著上调。以制备的PmCQ2株和ΔhyaD株灭活苗免疫小鼠（加强免疫1次）,免疫后第21天分别采用同源和异源多杀性巴氏杆菌攻毒,ΔhyaD株免疫小鼠肺组织感染后24 h无明显或轻微病理损伤,对牛源A型、B型和F型多杀性巴氏杆菌的免疫保护率分别为100%、100%和80%,对兔源、猪源和禽源A型多杀性巴氏杆菌的免疫保护率分别为90%、100%、100%;而野生株PmCQ2除对牛源A型多杀性巴氏杆菌的保护率在80%以上外,对牛源B型和F型及兔、猪、禽源A型多杀性巴氏杆菌均无明显交叉保护作用。研究结果表明,hyaD基因可通过调控荚膜产生及毒力相关因子表达影响菌株毒力;hyaD基因缺失可调控相关交叉保护性抗原表达,赋予菌株交叉免疫保护特性。该研究为多杀性巴氏杆菌通用型疫苗的研发提供了参考。     

The Escherichia coli type III secretion system 2 Is involved in the biofilm formation and virulence of avian Pathogenic Escherichia coli

The Escherichia coli type III secretion system 2 (ETT2) is found in most pathogenic E. coli strains. Although many ETT2 gene clusters carry multiple genetic mutations or deletions, ETT2 is known to be involved in bacterial virulence. To date, no studies have been conducted on the role of ETT2 in the virulence of avian pathogenic Escherichia coli (APEC), which harbours ETT2. Thus, we deleted the ETT2 of APEC strain and evaluated the phenotypes and pathogenicities of the mutant. The results showed that deletion of ETT2 had no effect on APEC growth, but significantly promoted biofilm formation. In addition, as compared to the wild-type （WT） strain, the ETT2 deletion significantly promoted adherence to and invasion of DF-1 chicken fibroblasts and facilitated survival in the sera of specific-pathogen-free chickens. Analysis of the role of ETT2 in animal infection models demonstrated that the distribution of viable bacteria in the blood and organs of chicks infected with the ΔETT2 was significantly higher than those infected with WT. The results of RNA sequencing indicated that multiple genes involved in biofilm formation, lipopolysaccharide components, fimbrial genes and virulence effector proteins are regulated by ETT2. Collectively, these results implicated ETT2 is involved in the biofilm formation and pathogenicity of APEC.     

禽致病性大肠杆菌luxS和rbsC双基因缺失株的构建及其生物特性分析

禽致病性大肠杆菌(APEC)能引起家禽严重的呼吸系统和全身性疾病,由于APEC耐药菌株的不断出现迫使新型抗菌方式的研发迫在眉睫.本研究旨在评价APEC的luxS和rbsC双缺失的突变株作为减毒疫苗候选株的潜力,通过在APEC分离株DE17的单基因缺失株DE17ΔluxS的基础上,利用Red重组系统构建双基因缺失株DE1...     

IbeB is involved in the invasion and pathogenicity of avian pathogenic Escherichia coli

The ibeB gene in neonatal meningitis Escherichia coli (NMEC) contribute to the penetration of human brain microvascular endothelial cells (HBMECs). However, whether IbeB plays a role in avian pathogenic E. coli (APEC) infection remains unclear. Thus, this study was conducted to investigate the distribution of the ibeB gene in Chinese APEC strains and examine whether IbeB is involved in APEC pathogenicity. The ibeB gene was found in all 100 detected E. coli isolates with over 97% sequence homology. These results indicated that ibeB is a conserved E. coli gene irrelevant of pathotypes. To determine the role of ibeB in APEC pathogenicity, an ibeB mutant of strain DE205B was constructed and characterized. The inactivation of ibeB resulted in reduced invasion capacity towards DF-1 cells and defective virulence in animal models as compared to the wild-type strain. Animal infection experiments revealed that loss of ibeB decreased APEC colonization and invasion capacity in brains and lungs. These virulence-related phenotypes were partially recoverable by genetic complementation. Reduced expression levels of invasion- and adhesion-associated genes in ibeB mutant could be major reasons as evidenced by reduced ibeA and ompA expression. These results indicate that IbeB is involved in APEC invasion and pathogenicity.     

Biological characterization of bovine herpesvirus 1 recombinants possessing the vaccine glycoprotein E negative phenotype

Intramolecular recombination is a frequent event during the replication cycle of bovine herpesvirus 1 (BoHV-1). Recombinant viruses frequently arise and survive in cattle after concomitant nasal infections with two BoHV-1 mutants. The consequences of this process, related to herpesvirus evolution, have to be assessed in the context of large use of live marker vaccines based on glycoprotein E (gE) gene deletion. In natural conditions, double nasal infections by vaccine and wild-type strains are likely to occur. This situation might generate virulent recombinant viruses inducing a serological response indistinguishable from the vaccine one. This question was addressed by generating in vitro BoHV-1 recombinants deleted in the gE gene from seven wild-type BoHV-1 strains and one mutant strain deleted in the genes encoding gC and gE. In vitro growth properties were assessed by virus production, one step growth kinetics and plaque size assay. Heterogeneity in the biological properties was shown among the investigated recombinant viruses. The results demonstrated that some recombinants, in spite of their gE minus phenotype, have biological characteristics close to wild-type BoHV-1.     

1株多杀性巴氏杆菌的全基因组序列及致病相关基因分析

通过对多杀性巴氏杆菌(Pasteurella multocida)CS株全基因组的毒力基因分析,以期从基因组角度了解P. multocida CS的致病性机理。常规方法分离细菌,并进行毒力鉴定。基于二代测序平台对P. multocida CS进行测序,应用比较基因组学方法将其与GenBank中具全基因组来源于不同地域和宿主的P. multocida基因组进行比较分析。结果显示：猪肺疫病料中分离细菌滴鼻感染小鼠,测得其LD₅₀为5×10² CFU·mL^-1,显示较强毒性。将测序后的P.multocida CS株全基因组信息提交至NCBI,获得登录号SUB11119617。通过对P.multocida CS全基因组序列的分析表明,P.multocida CS株全基因组大小为2 599 048 bp,G+C含量为39.932%,编码CDs为2 580个,占整个基因组长度的69.6%,编码CDs的平均长度为952 bp。此外还有53个tRNA基因和3个rRNA基因。有87.95% 的编码CDs可进行COGs功能分类,29个为功能未知基因。利用RaAXML的最大释然法(maximum likelihood,ML)进行系统进化分析发现,P. multocida CS株与1个猪源性、2个牛源血清A型毒株,和1个猪源性D型毒株有较近的亲缘关系。P. multocida CS株含254个毒力相关基因,分为4大类11小类。其中铁摄取系统、黏附系统、分泌系统和双组分调控系统相关的多个基因在不同的毒株(包括血清型)的分布存在多态性。通过对基因出现频率的分析发现,铁摄取系统相关的tbpA和铁复合物外膜受体蛋白基因(iron complex outer membrane receptor protein gene,irp)以及黏附的相关的ppdD和ompA基因在血清A型出现的频率较高,这是否与不同菌株的毒力差异相关有待进一步证实。P. multocida CS的分泌系统由Ⅰ型(hly基因)、Tat型、Sec-SRP型3种类型组成。其中,hlyD基因在不同的血清型的分布频率存在多态性。P. multocida CS株的双组分信号转导系统(TCSs)由16个调节相关基因,12个感应相关基因和2个有hybrid相关基因。这些基因在不同血清型分布的多态性与不同菌株毒力的关系有待进一步研究。综上所述,组成铁摄取系统、黏附系统、分泌系统和双组分调控系统的基因在不同的血清以及同一血清型内出现频率存在多态性,它们与P. multocida菌株毒力强弱的关系有待进一步研究。