2021年湖南省豬流行性腹瀉病毒流行調查及M基因序列分析

周宇駿，杜雅萍，陳宇明，胡鵬輝，袁 智，龍明英，譚鏡明

(1.湖南中科基因技術有限公司，湖南 長沙 410128 ； 2. 長沙市農業綜合行政執法局，湖南 長沙 410128)

豬流行性腹瀉病毒(Porcine epidemic diarrhea virus,PEDV)屬尼多病毒目、冠狀病毒科、冠狀病毒屬成員，是導致仔豬腹瀉的重要病原之一[1]。仔豬感染PEDV后可引起急性腹瀉、嘔吐和脫水等臨床癥狀，且發病哺乳仔豬會出現極高的死亡率[1-2]。PEDV于1971年首次在英國報道，目前該病原已在全世界各地廣泛流行，如歐洲、亞洲和北美洲等，給全世界生豬養殖業造成巨大經濟損失。

PEDV屬于有囊膜、單股正鏈RNA病毒，其基因組大小約28 kb，可編碼多個結構蛋白，其中包括纖突蛋白(S)、膜糖蛋白(M)、小包膜蛋白(E)和核衣殼蛋白(N)，其中M蛋白參與病毒粒子組裝和出芽等過程，同時可誘導機體產生相應的中和抗體[3]。當前全世界流行的PEDV毒株可分為2種基因型(G1和G2)，但不同基因型PEDV毒株之間M基因相對保守，研究人員可以使用該基因分析田間毒株的遺傳多樣性，以此為疫苗的選擇與進一步防控提供依據[2,4]。

近年來，湖南省生豬養殖水平逐漸提高，但PEDV在該地區豬場仍廣泛流行。本試驗于2021年1—12月在湖南省部分地區213個發生嚴重腹瀉豬場采集樣品1 406份，以實時熒光定量反轉錄PCR(RT-qPCR)方法檢測PEDV流行情況 ； 并對22份陽性樣品M基因進行測序與分析，旨在了解當前湖南省PEDV感染情況和流行的基因型，為制定有效的防控措施提供依據。

1 材料與方法

1.1 樣品來源 2021年1—12月，從湖南省衡陽、邵陽、永州、益陽、郴州、長沙等14個州市213個腹瀉豬場采集豬腹瀉樣品共1 406份，其中棉拭子、糞便和腸組織或內容物樣品數量分別為507、443份和456份。無菌采集樣品，低溫送至湖南省中科基因有限公司，保存于-80 ℃，待檢。

1.2 主要試劑 FineMag快速磁珠法病毒DNA/RNA基因組提取試劑盒，購自濟凡生物科技(常州)有限公司；2× T5 Super PCR Mix、DL2 000 DNA Marker和瓊脂糖粉末等，均購自湖南擎科生物有限公司；cDNA反轉錄試劑盒，購自寶日醫生物技術(北京)有限公司；豬流行性腹瀉病毒(PEDV)核酸檢測試劑盒，購自廣州維伯鑫生物科技有限公司。

1.3 引物設計與合成 根據GenBank收錄的PEDV毒株M基因序列，使用NCBI網站中Primer BLAST軟件在線設計擴增M基因片段的特異性引物，引物序列為：M-F：5′-TCCCGTTGATGAGGTGATTGAA-3′，M-R：5′-GTCCATAGACAATTGTTGTAG-3′，引物委托長沙擎科生物有限公司合成。

1.4 病原檢測及PEDVM基因擴增 將滅菌研磨棒和研缽置于冰上冷卻，取適量樣品(如組織、糞便或拭子)置于研缽內，加入2 mL滅菌生理鹽水，充分研磨；將混合液倒入2 mL離心管中，在4 ℃條件下高速(10 000 r/min)離心2 min，取200 μL上清用于病毒RNA基因組提取，其操作步驟按照試劑盒說明書進行。使用cDNA反轉錄試劑盒將病毒RNA反轉錄為cDNA，保存于-20 ℃。以cDNA基因組為模板，使用PEDV核酸檢測試劑盒對病原進行檢測。

以部分PEDV陽性樣品cDNA基因組為模板，以反轉錄PCR(RT-PCR)法對其M基因序列進行擴增，反應體系(50 μL)：2×PCR預混液25 μL，上、下游引物各2.0 μL，cDNA模板3.0 μL和無RNA酶水18.0 μL；反應條件：94 ℃ 5 min；94 ℃ 30 s，56 ℃ 30 s，72 ℃ 30 s，共35個循環；最后72 ℃ 7 min。反應結束后，取5.0 μL擴增產物于1%瓊脂糖凝膠電泳檢測，將陽性產物送至長沙擎科生物有限公司進行測序。

1.5 PEDV毒株M基因序列分析 從GenBank數據庫中下載具有代表性的PEDV毒株M基因序列，應用DNASTAR 7.0軟件對獲得序列進行核苷酸和對應氨基酸同源性分析；此外，使用MEGA 7.0軟件中鄰接法(Neighbor-joining，NJ)構建系統發育樹，以分析不同毒株所屬基因型。

2 結果

2.1 腹瀉仔豬臨床觀察及病理剖檢 本試驗采集的腹瀉樣品大部分來自于仔豬或保育豬，其中仔豬腹瀉臨床癥狀及病理變化如圖1所示，腹瀉仔豬體型消瘦，皮膚多處被糞污污染(圖1A)；糞便為灰黃色，因持續腹瀉導致肛門肌肉松弛；進一步剖檢可發現腹瀉仔豬小腸腫脹擴張，腸壁變薄且無彈性，腸道內充滿黃色液體(圖1B)。

圖1 仔豬腹瀉臨床癥狀及剖檢癥狀

2.2 PEDV流行病學調查 2021年1—12月，本試驗從湖南省不同地區共213個豬場采集疑似感染PEDV樣品共1 406份，經檢測發現85個豬場中存在PEDV陽性豬群，場陽性率為39.91%；303份樣品為PEDV核酸陽性，平均檢出率為21.55%。不同類型樣品檢出率差異較大，其中棉拭子樣品檢出率最低，為14.40%；腸組織或內容物檢出率最高，為29.39%；而腹瀉糞便檢出率為21.67%(表1)。不同發育階段腹瀉豬群樣品檢出率中以仔豬和保育豬最高，分別為25.95%和20.26%，而育肥豬和繁殖母豬檢出率分別為11.56%和9.30%(表2)。進一步分析不同季節結果發現，春季和冬季來源樣品PEDV檢出率較夏季和秋季高，分別為25.05%、24.21%和15.91%、12.71%(表3)。

表1 不同類型樣品PEDV病原檢測

表2 不同發育階段腹瀉豬群PEDV病原檢測

表3 不同季節PEDV病原檢測

2.3 部分PEDV陽性樣品M基因RT-PCR擴增 采用RT-PCR方法對22份PEDV陽性樣品M基因進行擴增，均得到與預期片段大小一致的目的片段。部分凝膠電泳結果如圖2所示，15個陽性樣品均擴增出約520 bp的條帶，與預期大小一致，且陽性對照和陰性對照均成立。

圖2 部分PEDV陽性樣品M基因序列擴增

2.4 PEDV毒株M基因序列遺傳進化分析 將22份PEDV陽性樣品M基因擴增產物進行雙向測序，其后對測序結果進行拼接。結果顯示，22個毒株M基因擴增序列大小一致，均為525 bp。根據樣品來源將22個毒株M基因序列分別命名：CH/HNLY1-2(湖南瀏陽)、CH/HNCS(湖南長沙)、CH/HNZZ1-2(湖南株洲)、CH/HNHH(湖南懷化)、CH/HNCZ(湖南郴州)、CH/HNSY1-3(湖南邵陽)、CH/HNCD(湖南常德)、CH/HNYY1-2(湖南岳陽)、CH/HNYiY1-2(湖南益陽)、CH/HNYZ(湖南永州)、CH/HNHY(湖南衡陽)、CH/HNXT1-2(湖南湘潭)、CH/HNLD(湖南婁底)、CH/HNXX(湖南湘西)和CH/HNZJJ(湖南張家界)。

將獲得的22個毒株與GenBank數據庫下載的PEDV毒株M基因序列共同構建遺傳進化樹，結果顯示，所有PEDV毒株在進化樹上可分為2個大分支，分別為Genotype I(傳統株)和Genotype II(變異株)；本試驗獲得的22個PEDV毒株中有19個毒株屬于變異株，與國內流行的變異株AJ1102和GDA等毒株相距較近，剩余3個毒株屬于傳統株，與PEDV CV777疫苗株和國內早期分離毒株(如CHS)相距較近。以上結果表明，湖南省流行的PEDV毒株基因型相對復雜，同時存在變異株和傳統株，但變異株仍然是優勢毒株。

圖3 基于PEDV M基因序列構建遺傳進化樹

2.5 PEDV毒株M基因序列同源性分析 將本試驗獲得的22個毒株與參考毒株M基因核苷酸序列進行同源性分析。結果顯示，22個毒株之間同源性為97.8%～100.0%，與國內外流行PEDV毒株對應序列同源性為96.8%～100.0%；其中CH/HNCS、CH/HNSY-2和CH/HNYY-1毒株與國內流行傳統株(CHS)和疫苗株(CV777)較其他19個毒株同源性更高，分別為99.1%～99.4%和99.4%～99.7%，與PEDV變異株(如AJ1102和GDA)同源性為98.1%～98.6%；其他19個毒株與PEDV變異株(如AJ1102和GDA)M基因序列同源性最高，為99.4%～100.0%。

3 討論

近年來，湖南省生豬養殖業發展迅速，且養殖水平有較大的提高，但豬流行性腹瀉仍然是影響該地區養豬業健康發展的主要疾病之一，且仔豬持續腹瀉給我國養豬業造成巨大的經濟損失[5]。根據PEDV基因組變異情況，當前可將國內外流行的毒株分為2個基因型，分別為Genotype I(傳統株)和Genotype II(變異株)，其中我國流行的大部分毒株為變異株，但部分地區同時存在變異株和傳統株的流行[2,6]。已有大量研究表明，基于PEDV CV777株研發的疫苗對當前流行的變異株防控能力有限，因此了解豬場流行PEDV毒株基因型對疫苗選擇和疫病防控措施制定與實施十分重要[7]。

本試驗對湖南省不同地區213個豬場送檢的1 406份疑似感染PEDV臨床樣品進行檢測，發現PEDV場陽性率為39.91%(85/213)，樣品平均陽性率為21.55%(303/1 406)，這表明PEDV仍然廣泛流行于湖南省各地區，但其檢出率較Tan等于2017—2018年的調查結果低(48.76%,59/121)[8]，筆者猜測可能存在多種原因：(1)本試驗調查數據樣品種類更豐富，數量更多；(2)為有效防控非洲豬瘟疫情，各豬場提高了飼養管理和生物安全水平，這在一定程度上也有利于豬流行性腹瀉的防控；(3)有多種新發病原在湖南省不同地區流行，導致豬群腹瀉的病因較以前更為復雜，如豬德爾塔冠狀病毒(PDCoV)，這使得腹瀉樣品中PEDV檢出率相對較低。進一步分析結果顯示，腸組織或內容物(29.39%)和腹瀉糞便(21.67%)樣品較棉拭子(14.40%)檢出率更高，這可能提示腸組織(或內容物)和腹瀉糞便更加容易檢測腹瀉相關病原(如PEDV)，由于棉拭子蘸取糞便量有限，且在運輸過程中容易干燥或病毒滅活，這可能降低病原檢出率。有研究表明，PEDV感染可提高繁殖母豬的流產率和返情率等，并會降低分娩率和胎產總仔數等，且可以影響育肥豬的生長性能[9]，而本試驗也發現部分腹瀉繁殖母豬和育肥豬來源樣品中存在PEDV，說明PEDV可感染育肥豬和繁殖母豬，應引起重視。

為進一步分析湖南省流行PEDV毒株的基因型和遺傳變異情況，本試驗從湖南省不同地區部分豬場隨機選擇22份PEDV陽性樣品M基因序列進行擴增與分析。結果顯示，湖南省PEDV流行株基因型較復雜，同時存在變異株和傳統株，但變異株仍然是優勢株，這與Tan等調查結果一致[8]。基于M基因序列同源性分析結果顯示，湖南省流行毒株出現不同程度的變異，但由于該基因在病毒進化過程中相對保守，為進一步分析流行毒株的變異情況，還需要對其他變異速率相對較快的基因片段進行擴增與分析，如S基因和ORF3基因等[1-2,10]。