新现高致病性沙门菌血清型1,4,[5],12:i:-遗传特征和分子进化机制研究

Salmonella enterica subsp. enterica serovar 1,4,[5],12:i:- is a monophasic variant of Salmonella Typhimurium, which has recently been recognized as an emerging cause of infection worldwide. This bacterium has also ranked among the most frequent serovars causing human salmonellosis in China. However, there are no reports on its distribution in Chinese food and its molecular characteristics and evolutionary mechanism. Serotyping, polymerase chain reaction, antibiotic resistance, and molecular subtyping assays were used to investigate the prevalence and genotypic diversity of this serological variant in food products in China. Based on the full length of genome sequences from Salmonella 1,4,[5],12:i:- isolated from Chinese food, we will analyze the phylogenetic realationship, population genetic structure, selective pressure and study the evolutionary mechanism of Salmonella 1,4,[5],12:i:- isolates. This study is useful in understanding the prevalence and evolution of Salmonella 1,4,[5],12:i:-，and provides an important theoretical basis for food safety in prevention and control of Salmonella in the future.

新现高致病沙门菌血清型1,4,[5],12:i:-在全球暴发流行，其也是我国引起食源性疾病的主要血清型。研究显示1,4,[5],12:i:-是鼠伤寒单项菌变种，其第Ⅱ相鞭毛抗原表达相关fljBA操纵子基因发生不同程度缺失。这一非典型血清型的产生和流行体现了沙门菌进化的新机制。但目前1,4,[5],12:i:-在我国食品中的分布并不清楚，且尚未在全基因组层面上对其遗传特征和进化机制进行系统分析。本项目通过对1,4,[5],12:i:-鉴定、耐药性分析和分子分型，确定其在我国食品中的分布规律和遗传特征；并从全基因组层面上研究1,4,[5],12:i:-的系统发生关系、群体遗传结构和进化选择压力，及其第Ⅱ相鞭毛抗原缺失方式，在此基础上，明确1,4,[5],12:i:-血清型遗传变异规律，探索其产生的机制和进化的背后推动力。为制定预防和控制沙门菌的新策略，保障食品安全提供理论基础。

21世纪以来，一种被称作鼠伤寒沙门菌单相菌变种（Salmonella Typhimurium monophasic variant）的新现非典型血清型——S. 1,4,[5],12:i:-，在多个国家检出率大幅度增加，成为引起食源性疾病的主要血清型。S. 1,4,[5],12:i:-的流行、传播和进化引起广泛关注。近年来，S. 1,4,[5],12:i:-也是我国引起食源性疾病的主要血清型。本研究调查S. 1,4,[5],12:i:-在我国食品中的分布规律、分子亚型及耐药性等流行特征。并在全基因组水平上，分析我国S. 1,4,[5],12:i:-菌株流行和传播的分子特征，阐明S. 1,4,[5],12:i:-菌株单相鞭毛表型的遗传基础以及遗传变异规律。分析显示，我国S. 1,4,[5],12:i:-菌株第Ⅱ相鞭毛抗原表达相关fljBA操纵子基因及其侧翼区域最常见的缺失序列包括：1697 bp STM2745、STM2746-STM2768、fljA、fljB、hin；同时在STM2745和iroB之间插入28996 bp的基因片段，编码多种抗生素耐药基因，以及一些与菌株适应性和（潜在）毒力相关的基因，并具有多个插入序列IS26。这一插入基因片段仅在我国菌株中发现。研究中发现了一组ST34型S. 1,4,[5],12:i:-菌株特有基因的SNP和InDel变异，这些基因也为进一步S. 1,4,[5],12:i:-产生机制研究提供了潜在靶标。贝叶斯谱系动力学分析估算出S. 1,4,[5],12:i:-核心基因组的替换速率为7.0113×10-4碱基替换/位点/年。系统发育分析显示，我国ST34型S. 1,4,[5],12:i:-菌株形成两个独立的进化簇（Subclade CNA和Subclade CNB），Subclade CNA菌株出现于约1999.8年；Subclade CNB菌株出现于约2002.7年。Subclade CNA菌株普遍具有更多的耐药基因，形成多重耐药进化分支。研究结果表明，我国S. 1,4,[5],12:i:-流行菌株在fljBA操纵子基因缺失位点和插入片段等方面与其他国家流行菌株不同，更具有多重耐药的特点。本项目为建立有效的分子溯源分析体系，以及制定预防和控制沙门菌的新策略，保障食品安全提供理论基础。