• 研究报告 •
张佳怡1,2,贾艺华2,3,穆凯2,崔梦楠2,潘海峰1,崔玉军1,2,武雅蓉2
1. 安徽医科大学,公共卫生学院,合肥 230032
2. 军事科学院军事医学研究院,病原微生物生物安全全国重点实验室,北京 100071
3. 苏州大学,苏州医学院药学院,苏州 215000
Genomic diversity and selection pressure analyses of low-virulence Yersinia pestis lineages
Jiayi Zhang1,2,Yihua Jia2,3,Kai Mu2, Mengnan Cui2,Haifeng Pan1, Yujun Cui1,2,Yarong Wu2
1. School of Public Health, Anhui Medical University, Hefei 230032, China
2. State Key Laboratory of Pathogen and Biosecurity, Academy of Military Medical Sciences, Beijing 100071, China
3. School of Pharmacy, Suzhou Medical College, Soochow University, Suzhou 215000, China
摘要: 鼠疫耶尔森菌(Yersinia pestis)是引发鼠疫的烈性病原体,曾造成三次历史大流行,目前分布于全球多个活跃的自然疫源地,对人类健康与公共安全构成严重威胁。不同型别的鼠疫菌在毒力上存在显著差异,其中 0.PE4 谱系的田鼠型菌株对大型哺乳动物几乎无毒。比较低毒与高毒种群的基因组差异有助于阐明毒力的演化基础,但目前针对低毒种群仍缺乏涵盖多类型变异的系统性群体水平基因组学研究。本研究整合我国历年监测数据及公共数据库中其他国家和地区的菌株基因组,共纳入 169 株低毒菌株和 215 株高毒主要谱系代表菌株序列。系统发育与时空分布分析显示,0.PE4 低毒种群呈现明显的地理聚集性,其中分布于中国及蒙古国的0.PE4.3 亚群进一步分化为 3 个具有地域特征的三级谱系,并在内蒙古地区形成 2 个更细分的四级谱系。与高毒主要谱系的比较基因组分析鉴定出低毒种群最近共同祖先及其各亚群分支上固定的变异。其中,81 个 SNP、19 个 Indel 和 5 个大片段缺失为所有低毒菌株所特有,代表了低毒种群最近共同祖先的基因组特征。结合选择压力信号分析,共鉴定出 5 个受到强选择作用的基因(ail、rovA、tssH、cidA、alr),分别与毒力、代谢和适应性相关。本研究重建了全球范围内鼠疫菌低毒种群的精细系统发育拓扑结构,揭示了其进化过程中的关键基因组变异,为鼠疫监测、溯源与毒力演化机制研究提供了重要参考。