抗沙门氏菌从育种破题

2018-12-20 08:54:12   49
美国农业部食品安全检验局日前宣布,由于近期暴发的沙门氏菌感染不断扩大,已导致数百人患病,将在全美召回约500多万公斤生牛肉产品。
 
几乎同时,德国一家名为Eifrisch的鸡蛋生产商在多个州召回售出的受沙门氏菌污染的鸡蛋。匈牙利通过欧盟食品饲料类快速预警系统通报,斯洛伐克的全蛋粉产品不合格,因为这些产品中检测出了沙门氏菌。
  
沙门氏菌病是危害极大的人畜共患病之一,目前防控手段和技术水平如何,抗沙门氏菌有哪些科研进展?《中国科学报》进行了采访。
 
危害极大的人畜共患病
 
据美国疾病控制与预防中心的数据显示,被召回的牛肉与沙门氏菌暴发有关。截至11月,25个州已有246人因感染沙门氏菌生病。
 
沙门氏菌(Salmonella)是寄生在人以及动物肠道内的无芽孢直杆菌,至少拥有2500种血清型,而且其中大多数具有很强的致病性。
 
“沙门氏菌能够通过感染畜禽导致畜禽的多种急性和慢性疾病,并且能通过食物链传染给人,从而引起人类的食物中毒,因此沙门氏菌病是危害极大的人畜共患病之一。”中国农科院北京畜牧兽医研究所研究员贾亚雄说道。
 
他介绍,目前重点关注的沙门氏菌血清型主要有鼠伤寒沙门氏菌、鸡白痢沙门氏菌、肠炎沙门氏菌,其中对畜牧业特别是家禽产业影响最严重的是鸡白痢沙门氏菌。
 
鸡白痢由鸡白痢沙门氏菌引起,主要侵害2~3周龄以内的雏鸡,病死率很高。成年鸡感染后,不出现明显的临床症状但长期带菌,可以水平和垂直传播,对家禽业造成极大危害。
 
“在家禽沙门氏菌病的治疗和预防过程中,可能会大量使用抗生素,给禽产品质量安全也带来了很大的安全隐患。”贾亚雄表示。
 
近年来,越来越经常碰到的一个棘手问题就是“超级细菌”,即对一种或多种抗生素具有耐药性的微生物。PLoS One今年刊发的一篇研究论文报道了在巴西发现数十种新的沙门氏菌菌株,这些菌株对大多数常用的抗生素具有耐药性。
 
目前,超过一半的巴西沙门氏菌菌株已不受磺胺类药物和链霉毒影响,还有1/3对四环素和庆大霉素没有反应,7%开始对抗被称为“抗生素最后希望”的头孢菌素的作用。
 
论文第一作者、巴西圣保罗大学学者Fernanda Almeida称:“我们发现,在食物和人体内都有大量对不同抗生素具有耐药性的沙门氏菌菌株,这说明现在巴西因受感染食品暴发流行病的风险非常高。”
 
控制沙门氏菌病仍艰巨
 
无疑,沙门氏菌病影响食品供应链,对世界各地的经济和公共健康都具有重大影响。那么,目前国内外采用了哪些技术手段来控制畜禽沙门氏菌感染?
 
“主要通过消毒、隔离、检疫淘汰、药物防治等一系列综合性措施。”贾亚雄介绍,“消毒是为了预防沙门氏菌病的传播,检疫淘汰也就是常规意义上的净化,药物防治就是我们所说的预防沙门氏菌病发生的技术手段。”
 
在欧洲,主要通过综合控制养殖场、屠宰场和食品加工厂,实施畜禽监控、淘汰感染动物,根据风险将动物和动物产品进行分类管理等一系列具体措施,来使得养殖业中沙门氏菌感染明显减少。如丹麦鸡群沙门氏菌感染率,已从20%以上降至不足0.5%。
 
净化是目前最普遍采用的技术手段,即通过检测家禽群体中的沙门氏菌感染阳性个体,进行淘汰,随后逐渐减少病原直至控制和消灭。
 
“在我国,由于养殖规模大小不一、养殖场管理水平参差不齐、养殖品种千变万化,无法在全国较大范围内开展统一协作的沙门氏菌病净化工作。因此,我国家禽沙门氏菌病净化呈现年年净化、年年发生的现象。”贾亚雄表示。
 
他举例道,比如鸡白痢沙门氏菌,在西方发达国家已经全部被净化,但是在我国由于养殖场周边的环境控制参差不齐、种鸡净化措施执行不彻底,导致我国鸡白痢沙门氏菌病时有发生,每年用于种鸡净化的费用上千万元。
 
要解决蛋鸡沙门氏菌污染,四川大学生命科学学院教授王红宁表示,目前仍面临以下问题:诊断技术有待改进,非特异性问题、灵敏度等还不够理想;如果父母代种鸡没有净化,细菌在商品代里会被放大;沙门氏菌净化以后通常有二次污染;商品蛋鸡用药以后会引起鸡蛋药物残留,不能依靠药物防控。此外,调查发现,沙门氏菌变得日益复杂,且基因组也会发生变异。

抗沙门氏菌育种迫在眉睫
 
在贾亚雄看来,未来我国家禽产业的育种目标应该更加契合国内市场的需求,培育出适应性强、生产性能好的优秀品种;同时结合不同区域、不同消费人群对家禽产品的差异化需求,选育符合市场需求的家禽产品。
 
而结合我国种鸡养殖存在的技术瓶颈,他认为开展抗沙门氏菌抗病育种工作迫在眉睫。
 
早至20世纪30年代,Elmer Roberts和Leslie Ellsworth Card通过杂交和选择试验结果表明鸡白痢沙门氏菌(Salmonella Pullorum,SP)抗性是可遗传的。不同品种鸡之间沙门氏菌抗性也有很大差异,轻型鸡SP抗性一般要强于重型鸡。随着基因组学和基因芯片、测序等技术的发展,抗沙门氏菌育种正逐渐成为一种可行的、更好的疾病控制方法。
 
贾亚雄介绍,科研工作者通过对沙门氏菌抗性不同的近交品系连锁分析和候选基因的方法,定位了一些与沙门氏菌抗性的基因位点,但没有从全基因组水平开展相关的抗性基因挖掘和鉴定工作。
 
“家禽沙门氏菌病抗病育种最终的技术难点还是在于关键基因的挖掘。随着基因组学和基因芯片、测序等技术的发展,已经有部分抗沙门氏菌病相关的基因被定位,但对整个抗病育种工作而言,还远远不够。”他表示。
 
从2007年以来,全基因组关联分析(GWAS)逐渐取代连锁分析和候选基因法,成为复杂疾病性状基因定位的主要手段。
 
经过十年发展,全基因组关联分析技术在疾病基因的定位上发挥了很大的作用,许多通过GWAS发现的复杂性状的原因突变和致病基因都得到了后续研究的验证。GWAS的分析效果逐渐受到认可,而且具有实验设计简单、分析方法成熟而高效的优点。
 
贾亚雄表示,希望建立鸡白痢沙门氏菌的感染模型,通过GWAS来挖掘鸡沙门氏菌抗性的遗传位点,为未来的抗病育种工作提供理论依据;同时结合转录组测序技术,分析感染鸡白痢沙门氏菌后宿主应对感染的基因表达差异,进一步揭示宿主抗沙门氏菌感染的遗传基础。