奶牛腹泻主要病原的多重PCR检测方法的建立与应用

申报人:刘博文 申报日期:2023-06-18

基本情况

2023
奶牛腹泻主要病原的多重PCR检测方法的建立与应用 盲选
创新训练项目
农学
动物医学类
学生来源于教师科研项目选题
一年期
奶牛腹泻是养殖业中常见的一种世界性疾病,对牛养殖业危害较大。多种因素可导致犊牛腹泻,其中由细菌、病毒、寄生虫导致的腹泻具有较强传染性。传染性腹泻发病迅速,犊牛极易引起死亡,常为混合感染,因此快速诊断对于及早确认病因,及时进行针对性治疗,降低死亡率至关重要。本研究对常见腹泻相关病原牛轮状病毒、牛星状病毒、牛冠状病毒、大肠埃希氏菌,鞭毛虫,隐孢子虫6种病原,建立多重PCR检测方法,可快速确证腹泻病原。

主要从事动物肠道病毒研究,主持国家自然科学项目、中国博士后基金、黑龙江省优秀青年基金等科研项目5项,获得省科学技术进步奖、农垦总局科技奖各1项,获得中国畜牧兽医学会动物传染病分会第十八次全国学术研讨会优秀论文报告奖三等奖。指导教师对于动物肠道病毒方面有着丰富的理论基础和实践经验,在此方面也做了相关的研究工作。

指导老师可以利用大创经费和现有的科研项目支持本项目的开展,并负责指导学生进行资料检索、实验开展、论文撰写等工作。
国家级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
刘博文 动物科技学院 动物医学 2021 项目的总体分工与实施
张红洋 动物科技学院 动物医学 2021 单重PCR的设计与优化
程达 动物科技学院 动物医学 2021 多重PCR的优化
杨文静 动物科技学院 动物医学 2021 单重PCR的设计与优化

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
李春秋 动物科技学院

立项依据

养牛业是畜牧业的重要组成部分,奶牛腹泻是制约奶牛和肉牛产业安全的重要因素。腹泻是一种症状或症候群,并不是一种单一的疾病。黑龙江地区冬季寒冷漫长,犊牛极易发生消化道传染病,犊牛腹泻发病率和死亡率长期居高不下,平均发病率约为50%,患病个体死亡率可达30%以上。由犊牛腹泻导致的犊牛死亡是直接造成奶牛和肉牛牛源不足的主要因素,从根本上制约了牛奶和牛肉产能增长,影响我国牛奶牛肉安全供给。造成腹泻的原因非常复杂,包括传染性因素以及非传染性因素。而病原微生物感染如病毒、细菌和寄生虫感染是牛腹泻病发生的原发性因素。在过去几十年中,全世界范围内研究者已经针对牛腹泻病病原微生物开展了大量研究,已经揭示几十种与牛腹泻病发生相关的病原微生物,其中,包括细菌性腹泻(大肠杆菌、产气荚膜梭菌等)、病毒性腹泻(冠状病毒、轮状病毒、星状病毒等)和寄生虫腹泻(鞭毛虫、隐孢子虫等)。因此,对于常发生混合感染、症状相似的奶牛腹泻,建立一种针对奶牛腹泻主要病原的多重PCR方法,快速检测出病原体的类别,为快速弄清腹泻病因,准确做出诊断,及时治疗,尤为重要。本研究针对BRVABAstVBCoVE.coli、鞭毛虫、隐孢子虫进行多重PCR建立,快速检测多种病原的特异性扩增,使微生物诊断变得更加快便捷。为奶牛腹泻病的诊断,治疗,预防提供更快速,便捷的方法。

1.病料采集及引物设计:

采集腹泻牛粪便,将采集的牛粪便样品在无菌磷酸缓冲溶液(PBS)中以5:1稀释充分,涡旋振荡10 min制成匀浆,4℃ 6000×g离心20 min,取上清保存于-80℃

根据BRVABAstVBCoVE.coli、鞭毛虫、隐孢子虫的序列,设计六对特异性引物,引物序列如下:

2.核酸提取:

RNA提取试剂盒对BRVBAstVBCoV进行RNA提取,用DNA试剂盒对E.coli、鞭毛虫、隐孢子虫进行DNA提取。使用反转录试剂盒对BRVBAstVBCoVRNA进行反转录。反转录产物置于-20℃保存备用。

3.单重PCR扩增方法建立:

BRVABAstVBCoVE.coli、鞭毛虫、隐孢子虫的基因进行单重PCR扩增,用2%琼脂糖凝胶对PCR产物进行电泳分析,将阳性PCR产物用DNA纯化回收试剂盒进行纯化回收。将分装好的上下游引物、部分回收产物送到生物公司进行测序;另外部分回收产物进行连接和连接产物的转化,最后进行菌液PCR测定和阳性质粒浓度测定。经过单重PCR退火温度优化,单重PCR引物浓度优化后,进行特异性验证和敏感性验证。

4.多重PCR扩增方法建立与评价检测:

先建立BRVBAstV双重PCR方法,确定双重PCR反应中BRVBAstV模板比例,优化双重PCR反应引物浓度,根据琼脂糖凝胶电泳结果,最终确定双重PCR反应引物的最佳比例组合。接着在此基础上进行三重PCR方法建立,优化三重PCR反应中BCoV的引物浓度。在保持BRVBAstV双重PCR己优化条件及确定了三重PCR反应中BCoV模板量的情况下,设定多个BCoV引物的添加量,根据琼脂糖凝胶电泳结果,最终确定三重PCR反应中BRVBAstV共用引物的最佳浓度。接着依次添加一种病原进行四重、五重、六重PCR扩增方法建立。

特异性验证:利用上述已经建立并优化好的多重PCR检测方法对单一模板、双重模板、三重模板至多重模板进行PCR检测,并同时设置其他牛常见病毒进行PCR检测作为阴性对照,PCR扩增反应完成后,将扩增产物进行凝胶电泳检测。用以评价该多重PCR检测方法的特异性。

敏感度验证:用Nanodrop 2000蛋白核酸测定仪检测已制备完成的六种阳性标准品浓度,并将初始浓度统一调制3×106 copies/μL,等体积比混合后,用去离子双蒸水对六种模板分别采用倍率梯度法进行稀释(稀释倍数:101102103104105106),然后用PCR技术对不同浓度的BRVBAstVBCoVE.coli、鞭毛虫、隐孢子虫序列进行DNA模板检测。由此来评估其灵敏度。

5.应用:

利用多重PCR技术对采集腹泻病料进行病原检测,确证检测方法。

病毒

引物名称

引物序列( 5'- 3)

长度(bp

BRV

842-F

842-R

CCACCAGGTATGAATTGGAC

CGCCATCTGAGTGATTACTC

842

BAstV

376-F

376-R

GCACGTTCGTCCTCGATGT

ATACGTTTGGCCTCGCTCACA

376

BCoV

230-F

230-R

CGAGTTGAACACCCAGAT

GAGACGGGCATCTACACT

230

E.coli

498-F

498-R

CGCGGATCCAATACAGGTACTATTAAC

CCGCTCGAGTTACATATAAGTGACT

498

G. lamblia

156-F

156-R

ACTCCAACGGGACCATTGTC

AGCACTCCCAAGGCTTCTTG

156

Cryptosporidium

1325-F

1325-R

TTCTAGAGCTAATACATGCG

CCCATTTCCTTCGAAACAGGA

1325

牛腹泻尤其是犊牛腹泻是一种非常重要的牛病,也是造成牛养殖户经济损失的主要原因之一。最近的研究显示,病原微生物感染是牛腹泻病发生的原发性因素。在过去几十年中,全世界范围内研究者已经针对牛腹泻病病原微生物开展了大量研究,已经揭示几十种与牛腹泻病发生相关的病原微生物,大肠杆菌(escherichia coliE coli)被认为是 20 世纪前几十年引起传染性腹泻疾病的主要原因。1970 年,从内布拉斯加州牧场的腹泻疾病病例中分离出两种病毒。分离出的第一种病毒是 BRV,通常在出生后 96 h 内诱发疾病,导致犊牛以主要排出黄色液体粪便为特征的腹泻。分离出的第二种病毒是 BCoV,据报道,它主要感染5~6 周龄的犊牛。近年来,在患有胃肠炎的犊牛的粪便中也发现了其他病毒,如牛小核糖核酸病毒(bovine picornavirusBoPV)、BToVBoAstV、牛诺如病毒(bovine norovirusBoNoV)、牛纽布病毒(bovine nebovirusBoNeV)、牛嵴病毒(bovine kobuvirusBKV)和牛肠道病毒(bovine enterovirusBEV)等等。这些病原为牛腹泻病发病机制以及防控提供了病原学基础信息。

牛轮状病毒(Bovine RotavirusBRV)

牛轮状病毒(Bovine RotavirusBRV)是轮状病毒属呼肠孤病毒科的成员。它们根据外部衣壳抗原VP7VP4以及内部衣壳蛋白VP6的抗原和遗传差异进行分类。病毒表面蛋白VP4(蛋白酶裂解或P蛋白)和VP7(糖蛋白或G蛋白)是中和抗体的靶标,能够使疫苗失活。A组轮状病毒株的抗原性通过G型和P型双重分类系统描述。迄今为止,在人类和各种动物物种的轮状病毒中,至少有41G型和57P型基于VP7VP4基因的核苷酸序列被描述。在人类轮状病毒中,主要基因型是G1G2G3G4G9,它们与P[4]P[6]P[8]结合。虽然BRVA中至少报道了6P基因型(P6[1]P7[5]P8[11]P11[14]P[17]P[21])和8G基因型(G1G3G5G6G7G8G10G15[1,2],但只有G6G8G10联合P[5]P[11]P[1]被认为具有流行病学重要性[6]。全球最常见的BRVA基因型被认为是G639.8%—78.3%),其次是美洲,欧洲,亚洲和澳大利亚的G1021%)和非洲的G83%)。关于P型,P[5]菌株(37.1%—50%)在欧洲,美洲,亚洲和澳大利亚最普遍,其次是P[11]15.4%—34.8%)和P[1]2%)。

BRV广泛分布于世界牛群中,根据Debelo2021)等人报道,在埃塞俄比亚,BRV的患病率为3.64%4/110)(95%CI0.99-9.04[3]。根据Nasir Uddin Ahmed2022)等人报道,在孟加拉国,BRV的总体患病率为22.5%(45/200)(95%CI: 17.0?29.0)[4]。根据Bertoni2020)等人报道,在阿根廷西北部,BRV的阳性率为9.5%46/48495%[5]。在我国,BRV汇总患病率为46%6635/10677),东北地区牛BRV汇总患病率(40%)显著低于其他地区。根据中国6个省23个奶牛场的269份犊牛腹泻病料分析:71%的样本被确定为BRV阳性。鉴定出两种G基因型(G6G10)和两种P基因型(P[1]P[5])G6P[1] BRV为优势菌株。研究结果表明,BoRVA在中国犊牛中广泛流行,流行的优势基因型为G6P[1][6]

牛星状病毒(Bovine Astrovirus, BAstV)

牛星状病毒(Bovine Astrovirus, BAstV)属于星状病毒科、哺乳动物星状病毒属的单股正链RNA病毒,全长6.0~6.5 kb。于1978年在英国犊牛的排泄物中首次分离。牛星状病毒(Bovine Astrovirus, BAstV)可引起牛回肠圆顶上皮细胞中的M细胞发生病变,当宿主感染BAstV时可以加剧其他病毒感染宿主时引起的腹泻。近些年研究发现,BAstV感染可能会引起脑炎和脑膜炎并造成宿主严重的神经症状。目前已发现BAstV有肠道型和神经型2种,且二者基因组在结构上有明显差异,在国内尚未发现神经型BAstV

为调查BAstV的患病率,在黑龙江地区调查发现,在1120份牛粪便样品中,BAstV感染阳性率为10.18%114/1120),其中腹泻粪便样本中BAstV感染阳性率为10.43%106/1016),健康粪便样本中BAstV检测阳性率为7.69%8/104)。其中,鸡西地区BAstV感染阳性率最高为20.87%24/115),佳木斯地区感染阳性率最低为0。进一步分析BAstV感染相关性表明,BAstV的感染与牛的年龄、养殖模式、牛的类型、牧场纬度、牛的性别等因素有关(P0.05),但与临床症状腹泻无关(P0.05[39]

牛冠状病毒(Bovine Coronavirus, BCoV)

牛冠状病毒(Bovine Coronavirus, BCoV)属于冠状病毒目、冠状病毒科、原冠状病毒亚科、冠状病毒属和胚胎病毒亚属。于1984年从一只患有支气管肺炎的犊牛的肺中分离出。是第一个发现可能导致犊牛严重腹泻的病毒,随后通过组织学、免疫荧光和免疫电镜将该病毒鉴定为冠状病毒[7]BCoV属于单股正链RNA病毒,极易发生基因重组和突变,与其他冠状病毒成员类似,S基因编码的纤突蛋白决定病毒的组织噬性和跨种间传播能力[7]

BCoV可同时感染多种肠道病原体,包括寄生虫、细菌和病毒,导致腹泻。其中,与大肠杆菌合并感染是最常见的,阳性率为0.7–36.84%。与轮状病毒合并感染是引起犊牛病毒性腹泻的主要原因,合并感染率为2.43%—13.15%。对合并感染寄生虫的调查结果显示,和隐孢子虫合并感染的发生率为5.4%[8,9,10]。该病毒不仅引起犊牛腹泻,还引起成年牛冬痢疾以及各年龄段牛呼吸道疾病,危害巨大[11]。对该基因的监测分析至关重要。据报道,BCoV在美洲、欧洲和亚洲引起肠道症状。其中美国、加拿大和阿根廷在美洲的阳性率较高,达到2.41%—84%[12,13,14,15]。在欧洲,英国(1986年)和比利时(1999年)的阳性率分别为14%8%[16,17]。荷兰和意大利的阳性率分别为2.80%46.74%[18]2000年至2009年,在亚洲地区土耳其和韩国的BCoV阳性率分别为10.8–28.1%5.6–58.2%[19,20,21–23]。而在南美洲,巴西的阳性率较高,为68.6%[24,25,26]。从2010年到2019年,BCoV开始在整个大洋洲出现和传播。来自澳大利亚和新西兰的粪便样本中BCoV的阳性率分别为21.6%14.0%[27,28]。与此同时,该病毒也出现在非洲。来自阿尔及利亚和加纳的粪便样本的阳性率分别为20.73%0.30%[29]。此外,同期亚洲还报告了新型冠状病毒暴发。在包括伊朗、中国、泰国、印度和越南在内的许多国家的腹泻型粪便样本中均检测到BCoV,阳性率分别为7.2%,12.20–69.05%,12%,8.88%—16.00%6.9%[30,31,32]。可以看出,BCoV首先在美洲被发现,然后先后出现在亚洲、欧洲、大洋洲和非洲。特别是在2010年后,BCoV在五大洲的许多国家表现出流行趋势,并引起了腹泻的肠道表现。

产肠毒素大肠埃希菌(Enterotoxigenic E.ColiETEC

产肠毒素大肠埃希菌(Enterotoxigenic E.ColiETEC)是导致犊牛腹泻的主要病原菌之一[33]。人和家畜中引起腹泻的ETEC菌株之间的高特异性水平主要是由于寄主和寄生虫相互作用期间细菌定植因子和上皮受体之间的特定识别决定。当犊牛被ETEC菌毛定殖肠道时,致病菌释放的肠毒素会快速被肠道上皮细胞受体GM-1神经节苷脂及鸟氨酸环化酶C识别且紧密结合,通过一系列信号激活囊性纤维化跨膜通道,最终导致细胞内的氯离子流出及大量水分进入小肠导致腹泻[34]。患病机体抵抗力迅速降低,腹泻的同时,还会引起其他病原菌的趁虚而入,导致多病并发的状况,造成犊牛较高的死亡率,给牛业养殖带来较为严重的经济损失。在我国内蒙古部分地区调查发现,乌兰察布地区ETEC检测总阳性率为11.71%,鄂尔多斯地区ETEC总阳性率为9.44%。李文豪[35]研究结果发现,通过检测STLT基因,对呼和浩特地区周边采集的85份临床样品进行ETEC菌株鉴定,共检测出ETEC阳性样品15份,阳性率为17.6%,呼和浩特地区犊牛腹泻病例ETEC菌株检出总阳性率略高于乌兰察布(11.71%)和鄂尔多斯地区(9.44%)。根据通辽市地区ETEC的发病及流行情况和流行情况表明,集约化养殖牛场的发病率约为18.49%,死亡率为5.20%,而养殖户犊牛发病率为32.72%,死亡率12.92%

贾第鞭毛虫(G. lamblia

贾第鞭毛虫(G. lamblia)属于鞭毛虫的一种,最早于1681年发现于腹泻患者的粪便中(吴观陵 2004),目前已被世界卫生组织(World Health OrganizationWHO)列入重要人兽共患寄生虫,其宿主谱广泛,可感染包括人类在内的多种哺乳动物、鸟类、啮齿类、两栖类、爬行类动物等。据统计,每年可有2.5亿至3亿人感染贾第鞭毛虫,还会因为水源污染等问题导致大规模的水源性疫病的爆发。此外,贾第虫病的再感染率也非常高,再感染率可达到90%[36,37],在一些贾第虫病暴发严重和流行的区域,环境污染严重的区域也非常危险,并且其在没有适当水资源管理的地区是严重的地方性疾病。被贾第鞭毛虫感染的人或动物会产生多种临床症状,包括腹部绞痛、腹泻、吸收不良导致的体重减少和使人疲惫等隐性感染症状,但是却没有明显的临床症状。对贾第虫病受影响最大的群体是儿童,患有贾第虫的儿童会出现营养不良,认识障碍等症状,并且有可能长期感染[38]

G. lamblia也是造成牛腹泻的主要原因之一,感染后可造成牛的乳肉产量下降,给养殖业带来巨大的经济损失。世界范围内已有多个国家报道了牛感染G. lamblia的情况,其分布具有一定的地域、品种和年龄差异。美国牛G. lamblia感染率为19.1%Hoar et al. 2009);澳大利亚犊牛G. lamblia感染率为26.9%Ng et al. 2011);加拿大圈养和放养奶牛的G. lamblia感染率分别为40%41%,肉牛感染率为27%Uehlinger et al. 2011);马来西亚奶牛感染率为12.5%,其中断奶前犊牛和断奶后犊牛感染率分别为16.7%8.3%Muhid et al. 2012)。中国新疆奶牛感染率为13.4%,其中断奶前犊牛感染率为9.7% 断奶后犊牛感染率为16.6%Qi et al. 2016),河南奶牛平均感染率为7.2%,其中断奶 前犊牛感染率为22.7%Wang et al. 2014),黑龙江各年龄段肉牛感染率2.87%Liu et al. 2012),其中2月龄以下的断奶前犊牛感染率最高(16.7%)。

隐孢子虫(Cryptosporidium

隐孢子虫(Cryptosporidium)属于顶复门,最早发现于试验小鼠体内(Tyzzer 1907),后又发现于多种宿主。其宿主谱广,涵盖了人等哺乳动物、啮齿类动物、爬行类动物、鱼类、鸟类和多种野生动物。隐孢子虫是专性细胞内寄生原虫,主要寄生于小肠上皮细胞的刷状缘纳虫空泡内,动物感染隐孢子虫后,常发生腹痛、腹泻、呕吐等消化道症状。对免疫缺陷的动物可引发长期慢性腹泻,降低动物生产性能和存活率。我国主要的一些经济性动物猪、羊、牛等均属于这种病原体的宿主。目前发现的隐孢子虫大约有40多个有效种,60多个基因型,其中有20多个种或基因型是人兽共患的。寄生于牛的隐孢子虫有4种,包括C. parvumC. andersoniC. bovis C. ryanaeC. andersoni在形态学上与C. muris 相似,在很长一段时间内曾被认为是C. muris,后被确定为新种,主要寄生于断奶后牛胃,引起牛的胃黏膜损伤、体重下降(Lindsay et al. 2000)。利用分子生物学标记可用于鉴别Cryptosporidium的虫种、基因型或基因亚型,常用的有18S rRNA基因、Cryptosporidium卵囊壁蛋白(Cryptosporidium oocyst wall proteinCOWP)基因、70 kDa 热休克蛋白(70 kDa Heat Shock ProteinHSP70)基因、肌动蛋白(actin)基因、60 kDa 糖蛋白(60 kDa glycoproteinGP60)基因等。尽管有诸多分子标记可供选择,但COWPHSP70Actin基因引物特异性仍有待提高。18S rRNA基因中存在拷贝重复序列,具有保守区和高变区,因此可据此设计种属特异性引物,区分Cryptosporidium的种属。

Cryptosporidium对犊牛的感染具有明显的地区、品种和年龄差异。对比利时10周龄以下犊牛进行的流行病学调查发现,奶牛感染率为37%,同地区肉牛感染率为12Geurdenetal.2007)。对加拿大奶牛和肉牛犊牛的PCR结果显示,奶牛的感染率为46%,肉牛感染率为0Dixonetal.2011)。在我国,奶牛隐孢子虫病感染率为1.68%47.68%,平均感染率为10.44%,肉牛感染率为4.49%26.5%,平均感染率为8.09%Gongetal.2017)。新疆奶牛的感染率为4.3%,本地肉牛品种新疆褐牛的感染率为2.3%Qietal.2016a)。在韩国的感染率为9.9%,在美国的感染率为35.5%。国内研究表明,牛隐孢子虫病最早在1986年发现于甘肃兰州(陈义民等1986),此后20个省市均发生隐孢子虫感染,其中台湾、内蒙古、山东、湖南和青海感染率最高,陕西、广西、四川、宁夏和甘肃感染率最低,且各省市之间感染率差异显著(P<0.05)(Gongetal.2017Lietal.2016)。西班牙加利西亚1月龄以下犊牛感染率为58.5%。马来西亚断奶前犊牛的感染率30.8%,断奶后犊牛感染率为23.3%Muhidetal.2011)。国内断奶前犊牛和断奶后犊牛的隐孢子虫病平均感染率分别为9.0%19.5%

犊牛腹泻病程进展迅速,极易引起死亡,因此快速诊断对于快速确认病因,及时进行针对性的治疗,降低死亡率至关重要。犊牛腹泻相关病原体的检测主要包括现场快速检测和实验室检测。现场病原检测主要采用犊牛腹泻相关病原的抗原检测试剂盒,主要包括BRoVBCoVK99 型大肠杆菌、隐孢子虫和贾第鞭毛虫检测试剂盒。由于引起犊牛腹泻的传染性病原较为复杂,因此需借助实验室检测以准确诊断。基于核酸的技术已常用于快速检测腹泻牛临床标本中的各种病原体。Ag-ELISA已在人类诊断医学等许多领域得到应用,如利用双夹心ELISA、捕获ELISA和间接ELISA对病毒抗原、抗体进行检测[40]。随着分子生物学的不断发展,PCR检测变得越来越普遍,多重PCR、实时荧光定量PCR、逆转录PCR等衍生技术相继出现[41]。环介导等温扩增检测技术(LAMP)是一种近年来新出现的核酸扩增方法,因耗时短、灵敏度高,可在等温条件下完成反应等优点,被广泛用作病原体快速检测[d韩廷义,汪生贵 . 牛冠状病毒 RT-LAMP 检测方法的建立 [J]. 动物医学进展,2013345):80-83.],但具有一定的局限性。

 

参考文献

[1] Santos N, Hoshino Y. Global distribution of rotavirus serotypes/genotypes and its implication for the development and implementation of an effective rotavirus vaccine. Rev Med Virol. 2005;15(1):29–56. doi: 10.1002/rmv.448

[2] Rao CD, Gowda K, Reddy BY. Sequence analysis of VP4 and VP7 genes of nontypeable strains identifies a new pair of outer capsid proteins representing novel P and G genotypes in bovine rotaviruses. Virol. 2000;276(1):104–13. doi: 10.1006/viro.2000.0472

[3] Alfieri AF, Alfieri AA, Barreiros MA, Leite JP, Richtzenhain LJ. G and P genotypes of group A rotavirus strains circulating in calves in Brazil, 1996–1999. Vet Microbiol. 2004;99(3–4):167–73. doi: 10.1016/j.vetmic.2003.10.029

[4] Debelo M, Abdela H, Tesfaye A, Tiruneh A, Mekonnen G, Asefa Z, Moje N. Prevalence of Bovine Rotavirus and Coronavirus in Neonatal Calves in Dairy Farms of Addis Ababa, Ethiopia: Preliminary Study. Biomed Res Int. 2021 Nov 9;2021:5778455. doi: 10.1155/2021/5778455.

[5] Uddin Ahmed N, Khair A, Hassan J, Khan MAHNA, Rahman AKMA, Hoque W, Rahman M, Kobayashi N, Ward MP, Alam MM. Risk factors for bovine rotavirus infection and genotyping of bovine rotavirus in diarrheic calves in Bangladesh. PLoS One. 2022 Feb 25;17(2):e0264577. doi: 10.1371/journal.pone.

[6] Bertoni E, Aduriz M, Bok M, Vega C, Saif L, Aguirre D, Cimino RO, Mi?o S, Parre?o V. First report of group A rotavirus and bovine coronavirus associated with neonatal calf diarrhea in the northwest of Argentina. Trop Anim Health Prod. 2020 Sep;52(5):2761-2768. doi: 10.1007/s11250-020-02293-8. Epub 2020 Jun 2.

[7] Shuiyun Chen, Wei Zhang, Junjun Zhai, Xuelong Chen, Yanping Qi,

Prevalence of bovine rotavirus among cattle in mainland China: A meta-analysis,

Microbial Pathogenesis, Volume 170,2022,105727,ISSN 0882-4010.

[8] Zhu Q, Li B, Sun D. Advances in Bovine Coronavirus Epidemiology. Viruses. 2022 May 21;14(5):1109. doi: 10.3390/v14051109.

[9] Duckmanton L., Carman S., Nagy E., Petric M. Detection of bovine torovirus in fecal specimens of calves with diarrhea from Ontario farms. J. Clin. Microbiol. 1998;36:1266–1270. doi: 10.1128/JCM.36.5.1266-1270.1998.

[10] Hasoksuz M., Hoet A.E., Loerch S.C., Wittum T.E., Nielsen P.R., Saif L.J. Detection of respiratory and enteric shedding of bovine coronaviruses in cattle in an Ohio feedlot. J. Vet. Diagn. Investig. 2002;14:308–313. doi: 10.1177/104063870201400406.

[11] de Graaf D.C., Vanopdenbosch E., Ortega-Mora L.M., Abbassi H., Peeters J.E. A review of the importance of cryptosporidiosis in farm animals. Int. J. Parasitol. 1999;29:1269–1287. doi: 10.1016/S0020-7519(99)00076-4.

[12] Amoroso MG,Lucifora G, Uberti BD,et al. Fatal Interstitial Pneumonia Associated with Bovine Coronavirus in Cows from Southern Italy [J] Viruses, 2020, 12 (11): 1331

[13] Duckmanton L., Carman S., Nagy E., Petric M. Detection of bovine torovirus in fecal specimens of calves with diarrhea from Ontario farms. J. Clin. Microbiol. 1998;36:1266–1270. doi: 10.1128/JCM.36.5.1266-1270.1998.

[14] Heckert R.A., Saif L.J., Hoblet K.H., Agnes A.G. A longitudinal study of bovine coronavirus enteric and respiratory infections in dairy calves in two herds in Ohio. Vet. Microbiol. 1990;22:187–201. doi: 10.1016/0378-1135(90)90106-6.

[15] Hasoksuz M., Hoet A.E., Loerch S.C., Wittum T.E., Nielsen P.R., Saif L.J. Detection of respiratory and enteric shedding of bovine coronaviruses in cattle in an Ohio feedlot. J. Vet. Diagn. Investig. 2002;14:308–313. doi: 10.1177/104063870201400406.

[16] Zhang M., Hill J.E., Fernando C., Alexander T.W., Timsit E., van der Meer F., Huang Y. Respiratory viruses identified in western Canadian beef cattle by metagenomic sequencing and their association with bovine respiratory disease. Transbound Emerg. Dis. 2019;66:1379–1386. doi: 10.1111/tbed.13172.

[17] Reynolds D.J., Morgan J.H., Chanter N., Jones P.W., Bridger J.C., Debney T.G., Bunch K.J. Microbiology of calf diarrhoea in southern Britain. Vet. Rec. 1986;119:34–39. doi: 10.1136/vr.119.2.34.

[18] de Graaf D.C., Vanopdenbosch E., Ortega-Mora L.M., Abbassi H., Peeters J.E. A review of the importance of cryptosporidiosis in farm animals. Int. J. Parasitol. 1999;29:1269–1287. doi: 10.1016/S0020-7519(99)00076-4.

[19] Decaro N, Mari V, Desario C, Campolo M, Elia G, Martella V, Greco G, Cirone F, Colaianni ML, Cordioli P, Buonavoglia C. Severe outbreak of bovine coronavirus infection in dairy cattle during the warmer season. Vet Microbiol. 2008 Jan 1;126(1-3):30-9. doi: 10.1016/j.vetmic.2007.06.024. Epub 2007 Jun 28.

[20] Mawatari T., Hirano K., Ikeda H., Tsunemitsu H., Suzuki T. Surveillance of diarrhea-causing pathogens in dairy and beef cows in Yamagata Prefecture, Japan from 2002 to 2011. Microbiol. Immunol. 2014;58:530–535. doi: 10.1111/1348-0421.12174.

[21] Hasoksuz M., Kayar A., Dodurka T., Ilgaz A. Detection of respiratory and enteric shedding of bovine coronaviruses in cattle in Northwestern Turkey. Acta Vet. Hung. 2005;53:137–146. doi: 10.1556/avet.53.2005.1.13.

[22] Jeong JH, Kim GY, Yoon SS, Park SJ, Kim YJ, Sung CM, Jang OJ, Shin SS, Koh HB, Lee BJ, Lee CY, Kang MI, Kim HJ, Park NY, Cho KO. Detection and isolation of winter dysentery bovine coronavirus circulated in Korea during 2002-2004. J Vet Med Sci. 2005 Feb;67(2):187-9. doi: 10.1292/jvms.67.187.

[23] Lee S.H., Kim H.Y., Choi E.W., Kim D. Causative agents and epidemiology of diarrhea in Korean native calves. J. Vet. Sci. 2019;20:e64. doi: 10.4142/jvs.2019.20.e64.

[24] Headley S.A., Okano W., Balbo L.C., Marcasso R.A., Oliveira T.E., Alfieri A.F., Negri Filho L.C., Michelazzo M.Z., Rodrigues S.C., Baptista A.L., et al. Molecular survey of infectious agents associated with bovine respiratory disease in a beef cattle feedlot in southern Brazil. J. Vet. Diagn. Investig. 2018;30:249–251. doi: 10.1177/1040638717739945.

[25] Al Mawly J., Grinberg A., Prattley D., Moffat J., French N. Prevalence of endemic enteropathogens of calves in New Zealand dairy farms. N. Z. Vet. J. 2015;63:147–152. doi: 10.1080/00480169.2014.966168.

[26] Izzo M.M., Kirkland P.D., Mohler V.L., Perkins N.R., Gunn A.A., House J.K. Prevalence of major enteric pathogens in Australian dairy calves with diarrhoea. Aust. Vet. J. 2011;89:167–173. doi: 10.1111/j.1751-0813.2011.00692.x.

[27] Burimuah V., Sylverken A., Owusu M., El-Duah P., Yeboah R., Lamptey J., Frimpong Y.O., Agbenyega O., Folitse R., Emikpe B., et al. Molecular-based cross-species evaluation of bovine coronavirus infection in cattle, sheep and goats in Ghana. BMC Vet. Res. 2020;16:405. doi: 10.1186/s12917-020-02606-x.

[28] Lotfollahzadeh S., Madadgar O., Reza Mohebbi M., Reza Mokhber Dezfouli M., George Watson D. Bovine coronavirus in neonatal calf diarrhoea in Iran. Vet. Med. Sci. 2020;6:686–694. doi: 10.1002/vms3.277.

[29] Shin J., Tark D., Le V.P., Choe S., Cha R.M., Park G.N., Cho I.S., Nga B.T.T., Lan N.T., An D.J. Genetic characterization of bovine coronavirus in Vietnam. Virus Genes. 2019;55:415–420. doi: 10.1007/s11262-019-01647-1.

[30] Zhu Q., Su M., Li Z., Wang X., Qi S., Zhao F., Li L., Guo D., Feng L., Li B., et al. Epidemiological survey and genetic diversity of bovine coronavirus in Northeast China. Virus Res. 2021;308:198632. doi: 10.1016/j.virusres.2021.198632.

[31] 钱英红,贾燕,谢梦圆等.内蒙古部分地区致犊牛腹泻产肠毒素大肠杆菌的调查研究[J].中国畜禽种业,2023,19(03):109-113.

[32] Kaper JB, Nataro JP, Mobley HL. Pathogenic E.coli[J]. Nat Rew Microbiol, 2004, 2:123-140.

[33] 蔺旭光. 通辽地区犊牛腹泻大肠杆菌的分离鉴定及产肠毒素型大肠杆菌F41菌毛基因的克隆表达[D].内蒙古民族大学,2018.

[34] 李文豪. 呼和浩特牛腹泻部分细菌性病原检测及三重 PCR 检测方法的建立[D]. 呼和浩特:内蒙古农业大学, 2021.

[35] Kulakova L, Galkin A, Chen C, et al. Discovery of novel antigiardiasis drug candidates[J]. Antimicrobial agents and chemotherapy, 2014, 58(12):7303-7311.

[36] Einarsson E, Ma’ayeh S, Sv?rd S G. An up-date on Giardia and giardiasis[J]. Current opinion in microbiology, 2016, 34:47-52.

[37] Argüello-García R, Leitsch D, Skinner-Adams T, et al. Drug resistance in Giardia: Mechanisms and alternative treatments for Giardiasis[J]. Advances in parasitology,2020,107:201-282.

[38] 王雪婷. 陕西部分地区犊牛隐孢子虫和蓝氏贾第虫种群结构研究[D].西北农林科技大学,2017.

[39] Alfred N, Liu H, Lan L I et al. Molecular epidemiology and phylogenetic analysis of diverse bovine astroviruses associated with diarrhea in cattle and water buffalo calves in China[J]. The Journal of Veterinary Medical Science, 2015, 77(6): 643-651.

[40]MATEUSA MOZOLI?A ZTERENTJEVA Met al. Giardia duodenalis styles1902 prevalence in cattle Bos taurus Linnaeus1758in Europea systematic review[J]. Microorganisms2023112):309.

[41] ZHU WDONG JHAGA Tet al. Rapid and sensitive detection of bovine coronavirus and group a bovine rotavirus from fecal samples by using one-step duplex RT PCR assay[J]. Journal of veterinary medical science 2011734):531.

?利用多重PCR技术对病原进行扩增和检测,相较于对单一的病原体进行特异性扩增和检测普通PCR,多重PCR具有操作简单、快速、特异性和敏感性更高,经济简便性,能够大大地节省时间,节省试剂,节约经费开支,为临床提供更多更准确的诊断信息。

本研究多重PCR的建立是对病毒,细菌,寄生虫这三种病原加入同一PCR管中进行扩增和检测,使检测的病原不只局限于一类病原。增大了对犊牛腹泻病病原混合感染临床诊断的范围,能够只使用一个试剂就能检测出多种不同种类的抗原,可快速做出诊断。



1.技术路线


2.拟解决的问题

较普通PCR操作更简单、快速,特异性和敏感性更高,经济简便性,能够大大地节省时间,节省试剂,节约经费开支,为临床提供更多更准确的诊断信息。将病毒,细菌,寄生虫这三种病原加入同一PCR管中进行扩增和检测,使检测的病原不只局限于一个物种。增大了对犊牛腹泻病病原混合感染临床诊断的范围,更加的省时,省试剂,省费用。

3.预期成果

建立一种快速诊断奶牛腹泻病原的多重PCR方法。

发表研究论文1篇。

20236-20238 引物设计

20238-20241 单重PCR方法的建立

20241-20244 多重PCR方法的建立

20244-20246 多重PCR方法的应用

前期研究揭示了10种常见牛肠道病毒(牛轮状病毒、牛冠状病毒、牛肠道病毒、牛嵴病毒、牛星状病毒、牛环曲病毒、牛诺如病毒、牛纽布病毒、牛小核糖核酸病毒和牛病毒性腹泻病毒)在黑龙江地区腹泻牛中流行和遗传演化特性。

利用宏基因组组学已确认了黑龙江省腹泻牛混合样本中肠道病原的存在情况,但无寄生虫流行情况统计,因此本研究利用多重PCR方法,快速检测腹泻牛病原。

经费预算

开支科目 预算经费(元) 主要用途 阶段下达经费计划(元)
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 5000.00 3000.00 2000.00
1. 业务费 0.00 0.00 0.00
(1)计算、分析、测试费 0.00 0.00 0.00
(2)能源动力费 0.00 0.00 0.00
(3)会议、差旅费 0.00 0.00 0.00
(4)文献检索费 0.00 0.00 0.00
(5)论文出版费 0.00 0.00 0.00
2. 仪器设备购置费 0.00 0.00 0.00
3. 实验装置试制费 0.00 0.00 0.00
4. 材料费 5000.00 用于基因组提取试剂盒、2×premix酶、琼脂糖、TAE缓冲液的购买 3000.00 2000.00

项目附件

  • 奶牛腹泻主要病原微生物的多重PCR检测方法的建立与应用_刘博文_大雅PDF报告.pdf
    下载
结束