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为解决草鱼出血病(GCHD)相关问题,研究人员开展了对草鱼呼肠孤病毒(GCRV)的研究。从患病草鱼中分离出新型毒株 GCRV-YX246,明确其基因组特征、致病性等。该发现有助于深入了解 GCRV-II 生物学特性,为 GCHD 防控策略研发提供依据。
在淡水养殖的世界里,草鱼是重要的经济鱼类,但草鱼出血病(Grass carp hemorrhagic disease,GCHD)却如同一颗 “定时炸弹”,严重威胁着草鱼养殖业。GCHD 由草鱼呼肠孤病毒(Grass Carp Reovirus,GCRV)引起,传染性强、致死率高,给水产养殖业带来了巨大的经济损失。而且,GCRV 的基因型多样,不同基因型毒株的毒力、致病机制等存在差异,目前对高毒力 GCRV 毒株的生物学、序列和毒力特征的研究还不够深入。同时,在病毒分离方面也面临难题,现有的细胞系对 GCRV-II 不敏感,分离出的病毒再感染草鱼难以产生明显症状和高死亡率。为了解决这些问题,中国科学院水生生物研究所的研究人员展开了深入研究。研究成果发表在《Virology Journal》上,为草鱼出血病的防控带来了新的希望。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先是样本采集,从湖北黄石市阳新县农场获取患病草鱼,采集多种组织用于后续检测。组织学检测方面,对草鱼的脾脏(Spleen,SP)、头肾(Head kidney,HK)等组织进行处理,通过苏木精 - 伊红(Hematoxylin and eosin,H&E)染色观察病理变化,利用免疫荧光技术检测病毒。分子生物学技术上,提取 RNA 并制备 cDNA,运用巢式 PCR 和绝对定量聚合酶链反应(Quantitative polymerase chain reaction,qPCR)检测病毒 RNA 和病毒载量。还使用透射电子显微镜观察病毒粒子形态,通过病毒宏基因组测序、5’和 3’末端测序获取病毒基因组,进行生物信息学分析,构建系统发育树。最后通过人工感染实验评估病毒致病性。
研究结果如下:
- 独特的 GCRV-II 感染事件:通过临床检查、巢式 PCR、免疫荧光显微镜和透射电子显微镜(Transmission electron microscopy,TEM)分析,确认在大规模养殖的草鱼中发生了 GCRV-II 感染。肌肉和脑组织的病毒载量最高,免疫荧光显示病毒在多种组织存在,TEM 观察到病毒粒子呈球形,有两层衣壳。
- 组织学检查:H&E 染色发现,感染 GCRV-II 的草鱼 SP、HK、鳃和肠道组织出现严重病理损伤,如细胞质空泡化、细胞坏死、组织充血等。
- GCRV-YX246 的克隆:测定 GCRV-YX246 基因组长度为 24,751bp,G + C 含量为 49.95%,由 11 个片段组成,各片段编码单一蛋白质,具有保守的末端核苷酸序列。
- 序列分析:预测 GCRV-YX246 各基因组片段编码蛋白的功能,与其他相关病毒进行序列比对,发现其与 GCRV-HZ08 等 GCRV-II 毒株的相似性较高,但 S7 片段编码的 VP56 蛋白存在相对较高变异。
- 系统发育分析:基于 RNA 依赖的 RNA 聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase,RdRp)和 VP6 蛋白氨基酸序列构建系统发育树,表明 GCRV-YX246 属于 GCRV-II 基因型,且与其他参考毒株存在显著差异,S11 蛋白序列有独特插入,被认定为新毒株。
- 人工感染实验:感染 GCRV-YX246 的草鱼和稀有鮈鲫出现典型出血症状,死亡率高,感染后第 4 天开始死亡,第 7 天达到高峰,累积死亡率超 90%。感染鱼的多个器官病毒载量高,组织学检查显示器官有坏死、红细胞浸润等病理变化。
研究结论表明,研究人员鉴定出了高毒力的 GCRV-YX246 毒株,通过序列比较和基因分型,对 GCRV 的遗传变异和进化有了更深入的认识。人工感染实验证明该毒株对草鱼和稀有鮈鲫具有高致病性。这些发现为开发 GCRV-II 疫苗、研究致病机制以及制定 GCRV 感染的防控策略奠定了基础。在讨论部分,研究人员指出,GCHD 是淡水养殖的严重威胁,虽然疫苗在一定程度上控制了疾病传播,但仍有零星爆发。此次研究对湖北某大型草鱼养殖场的 GCRV-II 感染事件进行了全面分析,有助于进一步了解病毒的致病机制和传播途径,为更有效地防控草鱼出血病提供了重要依据,在草鱼养殖产业的健康发展中具有重要意义。