《Viruses》:Molecular Epidemiology, Phylogeography, and Recombination Dynamics of PRRSV-2 Sublineage L1C in Mainland China
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自NADC30样PRRSV-2于2012年在河南省首次检出以来,其持续扩散已成为中国大陆PRRSV-2优势群之一。然而亚谱系L1C(L1C;NADC30样)的长期时空动态、省际传播模式、传播驱动因素及重组相关进化特征仍待阐明。研究人员分析了来自12个国家的95
自NADC30样PRRSV-2于2012年在河南省首次检出以来,其持续扩散已成为中国大陆PRRSV-2优势群之一。然而亚谱系L1C(L1C;NADC30样)的长期时空动态、省际传播模式、传播驱动因素及重组相关进化特征仍待阐明。研究人员分析了来自12个国家的9541条质控后谱系1 ORF5序列,含62条归于L1C的实验室来源全基因组对应ORF5序列;全球3787条归为L1C,其中中国1648条谱系1序列中1362条为L1C(占82.65%)。系统发育动力学分析将L1C全球共同祖先定年于约2002年,中国大陆流行株约2008年自美国相关毒株引入。非洲猪瘟(ASF)暴发前推断省际传播链集中于少数关键省份;ASF早期可见链接减少,随后恢复并扩展至更多省份。传播驱动分析显示生猪存栏量与出栏量与更强省际L1C传播链相关,地理距离呈空间衰减效应。全基因组重组分析揭示L1C基因组与其他PRRSV-2谱系存在广泛重组信号,谱系间关联以L8E(HP-PRRSV/JXA1样)为背景最常见,次之L5与L3。上述发现为L1C在中国大陆持续流行、区域传播及重组驱动进化提供系统证据,支持分子监测、区域风险预警及PRRSV-2防控策略优化。
研究背景与立项依据
猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV,为正链单股RNA病毒,归类于Nidovirales目Arteriviridae科Betaarterivirus属)感染致母猪繁殖障碍与仔猪呼吸疾病,是全球养猪业经济损耗最严重的病毒性病原之一。PRRSV-2(北美型)在中国以L1、L3、L5、L8为主,其中NADC30样病毒自2012年报道后持续流行并成为优势群。既有研究多聚焦HP-PRRSV亚谱系8.7或美国PRRSV-2空间网络,对L1C在中国大陆的长期时空动态、ASF(非洲猪瘟)前后省际传播重构、生态驱动因子及2023—2025年全基因组重组特征仍不完整,故研究人员开展此项整合全球与中国ORF5序列及本室全基因组数据的系统研究,论文发表于《Viruses》。
主要技术方法概览
研究人员构建两类队列:一是从NCBI GenBank经EDirect检索1998—2025年PRRSV-2 ORF5公开序列(经长度540—720 nt、歧义碱基数<1%、剔除疫苗/传代株等质控得约2万条),二是本室2023至2025年6月于中国大陆14省临床阳性样本(血清、肺、扁桃体、淋巴结)获得的62条L1C全基因组。以Yim-Im框架(1100条参考序列锚定)做ORF5谱系归类;用MAFFT比对、trimAl修剪、IQ-TREE建最大似然树;以Nextstrain/Augur+TreeTime做时间校准与离散地理状态重建;以贝叶斯系统地理GLM结合BSSVS筛选存栏量、出栏量、距河南距离、GDP、气候海拔等驱动因子;以RDP4七法联合(≥4法支持)筛全基因组重组事件,SplitsTree Neighbor-Net辅助网状信号判定,断点映射至CHsx1401(KP861625.1)。
研究结果
3.1 数据集特征:最终9541条谱系1 ORF5(12国),L1C占3787条(39.69%);中国1648条中L1C为1362条(82.65%),证实L1C为中国谱系1绝对优势亚谱系。
3.2 时空分布:全球L1C在2009—2013年占谱系1的64.60%,中国2012—2015年占96.50%,2022—2025年仍占63.95%,L1A同期上升;表明L1C长期主导且近期多样竞争出现。
3.3 系统发育动力学:全球L1C TMRCA约2002年(95%区间2000—2003),中国大陆TMRCA约2008年(95%区间2007.8—2010),早期祖先状态支持自美国相关株引入后于2008年前后分化。省际推断传播链ASF前(<2018)43次转换27条有向链以河南为中心;2018—2019降至23次转换16链;2020—2021回升至39次转换26链;2022—2025达53次转换37链、涉20省,河南、山东、广东、河北、黑龙江、新疆、重庆、四川节点增强,呈多中心扩张。
3.4 传播驱动:贝叶斯GLM中生猪存栏量纳入概率0.95(条件效应0.742),出栏量0.89(0.688),距河南距离0.92(?0.705),GDP 0.85(0.583);温度、降水、海拔效应较弱。即生产规模与距核心省距离衰减主导省际推断传播强度。
3.5 全基因组重组:62条L1C基因组检出71次谱系间重组事件,异源伴侣L8E占77.5%(55/71)、L5占18.3%、L3占4.2%;83.1%异源株为次要亲本。142个断点中ORF1a占50.0%、ORF1b占24.6%,结构蛋白区ORF3为9.2%,UTR占8.4%;证实L1C以自身为骨架、插入L8E等异源片段于复制酶区为主要重组模式。
讨论浓缩
讨论指出,L1C中国TMRCA(约2008)早于2012年正式报道,反映早期未采样循环;时间树中中国序列散在分布而非单一年代簇,支持持续平行分化而非单次暴发。空间上河南、山东、广东多中心结构与存栏/出栏/运输网一致。ASF后链路收缩与复产期反弹为协同变化而非因果确证,推断链属系统地理重建而非实况运猪记录。驱动因子中GDP为复合指标须谨慎;气候地形贡献低,生产因素为主。重组以L8E(HP-PRRSV/JXA1样)为背景最常见,断点富集ORF1a/1b,与已知PRRSV非结构区高频重组吻合,但亲本指派受参考集限制。
结论翻译
总体而言,本研究通过整合时间系统发育、省际系统地理重建、传播关联因子分析及全基因组重组评估,刻画了PRRSV-2 L1C在中国大陆于全球谱系1背景下的进化动态。L1C在中国为谱系1持续优势亚谱系,呈长期循环与分化而非单次引入;时间重建揭示ASF前后推断传播网变化,提示生猪生产体系大规模扰动及重构可能影响PRRSV-2空间动态。推断传播与宿主规模、区域流通强度及地理邻近相关。全基因组重组分析进一步揭示L1C与L8E、L5、L3的频繁谱系间重组,L8E为最主要重组关联背景。上述发现增进了对L1C在中国复杂养猪体系中持久循环与进化的理解,支持连续采样、全基因组测序、时间树、空间重建、运猪数据与重组监测相整合的动态风险评估,为关键传播区识别、分区防控及新发重组株预警提供系统证据。