猪群感染蓝耳病毒后宿主应答的遗传学基础

猪群感染蓝耳病毒后宿主应答的遗传学基础 猪群感染蓝耳病毒后宿主应答的遗传学基础[/page]库百科养殖网讯：

前言

在世界养猪业中，猪繁殖与呼吸综合征(PRRS)是引起最大经济损失的病毒性疾病，每年由其引起的损失估计为6.64亿美元。虽然采取了很多重要的保护性措施来控制PRRS的传播和影响，包括免疫接种和区域性净化根除，但在养猪业中PRRS依然是重要的问题。

在过去的十年间，遗传育种选择在发展和改善生产高质量瘦肉猪品系中取得了丰硕的成果。这项工作是由系统选育来完成的，依据多个表型记录：生长速度、背膘、肉质和繁殖性能，来评估潜在亲本血统育种值。原则上，可以使用相同的方法来鉴定和选育那些对疾病有更强抵抗力的猪。对疾病具有抵抗力的猪种，至少其部分是由猪的遗传、表型相关疾病抗性或不同血统的敏感性所决定的。

虽然早期的研究显示，不同的品种对PRRSV的感染效应是有差别的，但是收集的PRRSV感染不同种畜的表型数据是有问题的，因为需要保持繁殖群的高水平健康状况。然而，如果可鉴定基因或与基因相关的遗传标记与猪对PRRSV感染的抗性或敏感性是相关的，这就提供了一个依靠基因标志辅助筛选或基因组筛选猪品种的机会。经过基因组学和基因组技术快速的发展，在过去的十年间，研究宿主遗传在抗病力中的作用的可能已经大大扩展。新的发展将动物群全基因组按照成千上万的遗传标志(单核苷酸多态性，SNPs)进行基因分型，通过全基因组的相关性研究，鉴定出与感兴趣的特征相关联的SNPs。

这个演讲的目的是描述正在进行的努力，其可能利用猪的遗传学作为另外一种工具抵抗PRRS，采用新颖的深基因型和表型方法，结合艺术基因组学与艺术病毒学，最终目的是发现可以用来开发的育种项目，从而可以减少PRRSV对养猪业影响的基因组标记和其他的生物标记。虽然遗传育种不能提供单一“灵丹妙药”的解决之道，尤其针对复杂多变的PRRSV，因而，宿主遗传可能是额外的、互补的用来遏制PRRSV影响猪肉生产的方法。

宿主对PRRSV应答的哺乳仔猪模型

最初的研究在PRRS宿主基因组学协会

为了充分利用发展的基因组学技术来研究宿主遗传在PRRSV感染中的作用，和开发工具来选择抵抗力改良和敏感性降低的猪种，2008年创立了PRRS宿主遗传协会(PHGC)。PHGC在堪萨斯州立大学的实验设施内，使用专门的PRRSV毒株开展了一个200头哺乳仔猪群的攻毒实验。仔猪在感染之后被跟随观察42天，并且持续抽取血样、称重和收集组织DNA进行基因分型。依据猪SNP60 BeadChip芯片对所有的猪只进行基因分型，猪SNP60 Bead Chip芯片包含整个基因组的大于60000个单一核苷酸多态性，通过定量PCR评估血清样品中PRRSV的病毒血症。

分析第一组的8个PHGC实验，包括超过1500头感染PRRSV NVSL-97-7895毒株的猪只，从感染后的0天-21天定量病毒血症对数曲线下方面积，发现携带病毒有实质的遗传可能性(h2=0.44)。在感染后的21天，1/3猪只显示病毒血症反弹，可能反映了PRRSV具有免疫逃避的能力。发现宿主遗传对个别的猪只是否出现反弹几乎没有影响，因此反弹的遗传可能性接近于零。感染后的生长也显示出适度遗传(h2=0.29)。生长速度和病毒载量呈负相关性，但是相关性并不强烈：表型相关性是-0.29，同时估算生长速度和病毒载量的遗传相关性是-0.46。这些结果显示了对于实验性感染PRRSV，宿主应答有相当大的遗传成分。

为了鉴别在PRRSV感染之后与病毒载量或生长速度相关的遗传标志和基因组区域，通过全基因组相关研究，利用60K SNP区段估算从而获得了所有仔猪的基因分型。结果经过鉴定在猪4号染色体(SSC4)大概1/2 Mb的位置上有一段在感染后与病毒载量和生长速度相关的区域。SSC4区域对于病毒载量可以解释接近15%的遗传变化，而生长速度则是11%。这些数据指出存在一个主要的应对PRRSV感染宿主应答的关联基因。所有品种和品系中，这个1/2 Mb区域被发现存在高度的连锁不稳定性。这意味着这个区域基本上是不可能发生重组的。这个区域的一个SNP，WUR10000125，被发现能捕获病毒载量和生长速度的影响，同时这个SNP(缩称WUR)在后面的分析中被使用。在所有的实验中WUR SNP被发现具有重要的效应，在这个SNP中，与具有AA基因型的猪只相比，具有AB基因型的个体有低于5%的病毒载量和高于14%的体重增长。虽然具有BB基因型猪只的频率是较低的，但是BB基因型的和AB基因型的具有相似的效应，暗示B等位基因相对于A等位基因是占优势的。B等位基因存在于所有的品种和品系中，这有助于促成PHGC实验的执行，但频率较低(2-40%)。

基因组的其他若干区域也显示了其在感染后与病毒载量和生长速度具有相关性，然而，相对于经鉴定的SSC4区域，这些区域的效应是微弱的。在一个实验中，在SSC1中的一个区域发现与死亡率具有相关性，这显示了与其他病原体的共感染的信号。

第二个PRRSV毒株的实验性感染研究

第二代PHGC试验已经进行，使用另外一株PRRSV病毒实验性感染商品哺乳仔猪。对于这个试验，猪只感染更接近，PRRSV KS-2006-72109毒株的P5肽序列与NVSL97毒株的具有89%同源性。5个实验全都用这个毒株完成。结果与最初的NVSL 97毒株进行的实验观察非常相似，形似的遗传可能性和相关性评估。在这个毒株中，SSC4区域的效应也是重要的，表明这个区域的效应可能存在PRRSV的众多毒株中。然而相对于NVSL 97毒株的观察，效应评估是较弱的，大约只有80%，而生长速度的效应大约是36%，这可能反映了两种病毒株致病性的差别。

SSC4区域的进一步分析

1/2 Mb SSC4 区域包含多个候选基因，这些候选基因与先天性的免疫应答具有相关性，包括GBP家族成员，CCBL2、GTF2B和PKN2。因为SSC4区域的高度连锁不稳定性，利用遗传映射方法精细地描绘SSC4影响的诱发突变是悬而未决的。相反，可以利用功能基因组学方法评估和分析这个区域的基因表达，出于这个目的，选取8对同窝出生的具有WUR SNP AA基因型的仔猪和具有WUR SNP AB基因型的仔猪各一只，分别在5个时间点进行血样采集，进行RNA序列分析。结果鉴定在SSC4区域有一个候选基因，在实验期间的多个时间点，AB基因型仔猪比AA基因型仔猪展示了更值得关注的高水平表达。另外，在AB型仔猪中也鉴定等位基因的特异性表达，在多个时间点中B等位基因相对于A等位基因表达得更为频繁。随后的序列数据分析鉴定了在这个基因的其中一个内含子的剪切位点变体，这导致在A等位基因中产生了转录物提前终止密码子，它被预测导致表达出一个不成熟的蛋白，进一步的确定这做为SSC4影响的诱发突变工作正在进行中。

猪群感染蓝耳病毒后宿主应答的遗传学基础[/page]库百科养殖网讯：

前言

在世界养猪业中，猪繁殖与呼吸综合征(PRRS)是引起最大经济损失的病毒性疾病，每年由其引起的损失估计为6.64亿美元。虽然采取了很多重要的保护性措施来控制PRRS的传播和影响，包括免疫接种和区域性净化根除，但在养猪业中PRRS依然是重要的问题。

在过去的十年间，遗传育种选择在发展和改善生产高质量瘦肉猪品系中取得了丰硕的成果。这项工作是由系统选育来完成的，依据多个表型记录：生长速度、背膘、肉质和繁殖性能，来评估潜在亲本血统育种值。原则上，可以使用相同的方法来鉴定和选育那些对疾病有更强抵抗力的猪。对疾病具有抵抗力的猪种，至少其部分是由猪的遗传、表型相关疾病抗性或不同血统的敏感性所决定的。

虽然早期的研究显示，不同的品种对PRRSV的感染效应是有差别的，但是收集的PRRSV感染不同种畜的表型数据是有问题的，因为需要保持繁殖群的高水平健康状况。然而，如果可鉴定基因或与基因相关的遗传标记与猪对PRRSV感染的抗性或敏感性是相关的，这就提供了一个依靠基因标志辅助筛选或基因组筛选猪品种的机会。经过基因组学和基因组技术快速的发展，在过去的十年间，研究宿主遗传在抗病力中的作用的可能已经大大扩展。新的发展将动物群全基因组按照成千上万的遗传标志(单核苷酸多态性，SNPs)进行基因分型，通过全基因组的相关性研究，鉴定出与感兴趣的特征相关联的SNPs。

这个演讲的目的是描述正在进行的努力，其可能利用猪的遗传学作为另外一种工具抵抗PRRS，采用新颖的深基因型和表型方法，结合艺术基因组学与艺术病毒学，最终目的是发现可以用来开发的育种项目，从而可以减少PRRSV对养猪业影响的基因组标记和其他的生物标记。虽然遗传育种不能提供单一“灵丹妙药”的解决之道，尤其针对复杂多变的PRRSV，因而，宿主遗传可能是额外的、互补的用来遏制PRRSV影响猪肉生产的方法。

宿主对PRRSV应答的哺乳仔猪模型

最初的研究在PRRS宿主基因组学协会

为了充分利用发展的基因组学技术来研究宿主遗传在PRRSV感染中的作用，和开发工具来选择抵抗力改良和敏感性降低的猪种，2008年创立了PRRS宿主遗传协会(PHGC)。PHGC在堪萨斯州立大学的实验设施内，使用专门的PRRSV毒株开展了一个200头哺乳仔猪群的攻毒实验。仔猪在感染之后被跟随观察42天，并且持续抽取血样、称重和收集组织DNA进行基因分型。依据猪SNP60 BeadChip芯片对所有的猪只进行基因分型，猪SNP60 Bead Chip芯片包含整个基因组的大于60000个单一核苷酸多态性，通过定量PCR评估血清样品中PRRSV的病毒血症。

分析第一组的8个PHGC实验，包括超过1500头感染PRRSV NVSL-97-7895毒株的猪只，从感染后的0天-21天定量病毒血症对数曲线下方面积，发现携带病毒有实质的遗传可能性(h2=0.44)。在感染后的21天，1/3猪只显示病毒血症反弹，可能反映了PRRSV具有免疫逃避的能力。发现宿主遗传对个别的猪只是否出现反弹几乎没有影响，因此反弹的遗传可能性接近于零。感染后的生长也显示出适度遗传(h2=0.29)。生长速度和病毒载量呈负相关性，但是相关性并不强烈：表型相关性是-0.29，同时估算生长速度和病毒载量的遗传相关性是-0.46。这些结果显示了对于实验性感染PRRSV，宿主应答有相当大的遗传成分。

为了鉴别在PRRSV感染之后与病毒载量或生长速度相关的遗传标志和基因组区域，通过全基因组相关研究，利用60K SNP区段估算从而获得了所有仔猪的基因分型。结果经过鉴定在猪4号染色体(SSC4)大概1/2 Mb的位置上有一段在感染后与病毒载量和生长速度相关的区域。SSC4区域对于病毒载量可以解释接近15%的遗传变化，而生长速度则是11%。这些数据指出存在一个主要的应对PRRSV感染宿主应答的关联基因。所有品种和品系中，这个1/2 Mb区域被发现存在高度的连锁不稳定性。这意味着这个区域基本上是不可能发生重组的。这个区域的一个SNP，WUR10000125，被发现能捕获病毒载量和生长速度的影响，同时这个SNP(缩称WUR)在后面的分析中被使用。在所有的实验中WUR SNP被发现具有重要的效应，在这个SNP中，与具有AA基因型的猪只相比，具有AB基因型的个体有低于5%的病毒载量和高于14%的体重增长。虽然具有BB基因型猪只的频率是较低的，但是BB基因型的和AB基因型的具有相似的效应，暗示B等位基因相对于A等位基因是占优势的。B等位基因存在于所有的品种和品系中，这有助于促成PHGC实验的执行，但频率较低(2-40%)。

基因组的其他若干区域也显示了其在感染后与病毒载量和生长速度具有相关性，然而，相对于经鉴定的SSC4区域，这些区域的效应是微弱的。在一个实验中，在SSC1中的一个区域发现与死亡率具有相关性，这显示了与其他病原体的共感染的信号。

第二个PRRSV毒株的实验性感染研究

第二代PHGC试验已经进行，使用另外一株PRRSV病毒实验性感染商品哺乳仔猪。对于这个试验，猪只感染更接近，PRRSV KS-2006-72109毒株的P5肽序列与NVSL97毒株的具有89%同源性。5个实验全都用这个毒株完成。结果与最初的NVSL 97毒株进行的实验观察非常相似，形似的遗传可能性和相关性评估。在这个毒株中，SSC4区域的效应也是重要的，表明这个区域的效应可能存在PRRSV的众多毒株中。然而相对于NVSL 97毒株的观察，效应评估是较弱的，大约只有80%，而生长速度的效应大约是36%，这可能反映了两种病毒株致病性的差别。

SSC4区域的进一步分析

1/2 Mb SSC4 区域包含多个候选基因，这些候选基因与先天性的免疫应答具有相关性，包括GBP家族成员，CCBL2、GTF2B和PKN2。因为SSC4区域的高度连锁不稳定性，利用遗传映射方法精细地描绘SSC4影响的诱发突变是悬而未决的。相反，可以利用功能基因组学方法评估和分析这个区域的基因表达，出于这个目的，选取8对同窝出生的具有WUR SNP AA基因型的仔猪和具有WUR SNP AB基因型的仔猪各一只，分别在5个时间点进行血样采集，进行RNA序列分析。结果鉴定在SSC4区域有一个候选基因，在实验期间的多个时间点，AB基因型仔猪比AA基因型仔猪展示了更值得关注的高水平表达。另外，在AB型仔猪中也鉴定等位基因的特异性表达，在多个时间点中B等位基因相对于A等位基因表达得更为频繁。随后的序列数据分析鉴定了在这个基因的其中一个内含子的剪切位点变体，这导致在A等位基因中产生了转录物提前终止密码子，它被预测导致表达出一个不成熟的蛋白，进一步的确定这做为SSC4影响的诱发突变工作正在进行中。

副标题[/page]

抗体应答

在每个试验的结尾(感染42天后)采集所有仔猪的血样，评估全部抗体(基于ELISA的病毒N蛋白特异性IgG，表示为样品与阳性(SP)的比率)以及应答PRRSV的中和抗体(Ab)。全部抗体显示可遗传性(h2=13%)，但是中和抗体应答没有可遗传性。全基因组相关研究鉴定在SSC7上的主要组织相容性复合体(MHC)对全部抗体有主要的影响，阐明了30%的遗传差异。SSC4中的WUP SNP发现与抗体应答没有相关性，提示了它的行为模式不能通过适应抗体介导的免疫应答。

其他基因表达和免疫应答分析

为了进一步调查PRRSV感染后宿主应答的动力学和其中所涉及的免疫学和遗传途径，正在进行其它基因的和蛋白的表达分析。最初运用微序列法的研究显示大量的基因进行差异性表达。现在继续运用更加详细的微点阵和RNA序列分析，聚焦随着时间的推移各个猪血样中基因表达的变化，结果表明病毒血症和体重增加方面存在差别反应。血清细胞因子和炎症趋化因子评估显著地指出了早期IFN-α水平的重要性。所有感染PRRSV的猪在感染4天后都有高的血清IFN-α水平;然而，病毒载量较高的猪只可以继续表达IFN-α，相反，病毒载量较低的猪只很快恢复到感染前水平。

共感染试验

在实践中，PRRS经常会增加第二种病原感染的几率，例如，导致猪呼吸道综合征(PRDC)和猪圆环病毒相关疾病(PCVAD)。为了研究宿主共感染应答的遗传基础，目前正在进行若干个哺乳仔猪同时感染PRRSV和PCV实验性试验。为了评估宿主对PRRS疫苗接种的应答，在这些试验中有一半猪使用改良的PRRSV疫苗进行初次免疫。

生殖PRRS感染模型

据估计，与PRRSV相关的总成本中45%是由于生殖疾病所致，然而关于断奶仔猪感染疾病与生殖PRRSV的对比研究却十分少见。为了调查能表明生殖PRRSV严重性的潜在表型和基因型预测因子，在萨斯喀彻温大学发展和进行了大量的实验性感染模型。在这个研究中，用PRRSV II型毒株实验感染114头妊娠第85天的母猪，同时设19个空白对照。在接种后的第0、2、6和19天采集血样对其病毒载量、白细胞数变化和细胞因子反应进行评估。母猪均在接种后第21天安乐死(妊娠第106天)，以评估窝仔结果并收集母猪和胎儿组织。在实验结束时，40%的胎儿出现自溶或腐败现象。使用猪SNP60 BeadChip芯片完成了所有母猪、公猪、超过850个活细胞和死胎儿的基因分型。进行表型和基因型数据分析以阐明PRRS的严重性以及胎儿死亡和表型、基因型的相关性机制。

田间研究

实验感染试验为调查在控制条件下宿主应答的遗传基础提供了大量的机会，但是这些发现必须经过田间研究的验证。另外，田间研究允许观察和调查其他一些影响，为此，开展了多个田间实验。

畜群爆发生殖PRRS

在爆发PRRS的母猪场收集641份怀孕母猪的血清样品，使用猪SNP60 BeadChip芯片对所有的母猪进行基因分型。依据产仔特性移动平均值确定爆发的日期。血液样品的采集日期大概在爆发后的第7周。使用ELISA评估血液样品中PRRS病毒N蛋白抗体，表示为SP比例。发现，在爆发后，抗体应答具有高的可遗传性(h2=45%)以及多次生殖试验间存在较强的遗传相关性，木乃伊化仔猪到活仔数的范围在-0.72-+0.72之间。这显示在PRRSV感染(接种)后抗体应答可以被用来筛选对PRRS敏感性降低的指示特性。全基因组相关研究鉴定了SSC7的两个区域，它解释了大比例的SP比率遗传变异，其中包括在MHC的一个区域，它解释了25%的遗传变异。这个区域与保育猪的实验性攻毒研究鉴定的区域相似。

母猪的驯化研究

为了研究在农场母猪群中宿主对PRRS和其他疾病应答的遗传基础，引进几组10-47头纯商品F1代后备母猪在健康畜群中。根据标准的被动驯化程序，如，不直接攻任何疾病，母猪被直接引入合作畜群。全部923头F1代后备母猪来自13个遗传源头的资料被引入18个初步分析的畜群中。全部15个农场的母猪在到达后使用改良的活病毒疫苗免疫接种对抗PRRSV。在引入的当天和驯化期过后(40天)，收集个体重量和血样，在第一次产子断奶时也收集血样。采用ELISA分析血样PRRS，表示为SP比例。大部分的母猪在第0天呈现阴性，使用猪SNP60 BeadChip进行基因分型。

所有的特性都有较低的遗传可能性，除了驯化后PRRS抗体SP比例，这些是可以遗传的(h2=0.44)。基因群组相关研究在SSC7上鉴定了多个与抗体SP比例相关的区域，包括MHC区域。SSC4 WUR SNP对于抗体SP比例和生长的效应是不显著地，其他健康和生殖数据目前正在通过第三次产子收集。

生长育肥猪的田间研究

为了评估宿主对疾病的应答，目前正在开展多个生长猪的田间研究。利用母猪驯化观念，这些研究涉及引进200头清洁保育猪进入“健康挑战”的育成群，所有的猪不停的称重、采血和跟踪观察直到上市。

结论

在控制试验性攻毒研究下，发现保育猪对于PRRSV的宿主应答具有相当大的遗传成分。特别地，宿主应答PRRS的主要基因被鉴定在SSC4上，具有一个很强的候选基因参与天然免疫应答，在这个区域的WUR SNP可以被用来筛选感染PRRSV后对增长率方面影响较小的猪只。然而，这些效应必须在更多复杂的疾病情况和田间进行评估，目前有几个这样的实验正在进行中。关于宿主对于繁殖PRRS的应答的遗传学基础的研究目前也正在进行。同时这一整套的研究是不可能鉴定对PRRS完全抵抗的猪，他们正在开始探索宿主对于PRRS应答的遗传基础，从而有能力筛选到对PRRSV感染敏感性和表现效应低的猪。另外，洞察宿主对PRRSV感染的应答能发现新途径对于发现更加有效的疫苗和治疗。