布鲁氏菌病是由布鲁氏菌属的细菌侵入机体，进而引起传染变态反应性的人畜共患传染病。布鲁菌可感染人类、多种家畜和野生动物，导致巨大的经济损失和严重的公共卫生问题。目前，接种疫苗仍然是布鲁氏菌病的主要防控手段。RB51是当前北美应用最为广泛的疫苗，最初由光滑型牛布鲁氏菌2308株，经体外反复传代，并经利福平和青霉素的筛选获得，RB51是非常稳定的R型菌株，是当前北美应用最为广泛的疫苗，相对于2308株，RB51在其基因组wboA基因（编码糖基转移酶）中插入了一段IS711序列，大量实验表明RB51菌株还存在除wboA基因外其他的基因变异。本实验通过应用测序分析技术，研究RB51菌株全基因组序列，为布病的治疗、诊断、机制研究以及疫苗的开发提供理论基础。现将主要研究成果报告如下：目的:本实验致力于全面解读RB51的基因组信息，明确其主要的功能基因，并通过跟其原始菌株S2308的比较进一步确定其活性和毒力相关基因之间的差别，为布病疫苗的开发指明研究方向。方法：通过新一代深度测序（hiseq2000）快速检测RB51全基因组序列，运用快速的分析方法（SOAPdenovo、Glimmer等软件）对测序得到的序列信息进行合理分类和注释，并与S2308进行比较明确功能基因之间的差别。结果：1.全基因组概况：通过基因预测、重复序列预测、非编码RNA预测等方法获取测序菌株基因组的组成情况。基因组组分分析后发现，RB51-1的基因组含有3，283个基因，总长度为2，797，347bp，平均长度852bp，占基因组全长的85.91%。串联重复序列共80个，总长为6，564bp，占基因组全长的0.2016%，小卫星序列54个，微卫星序列12个。tRNA49个，rRNA3个。2.基因组功能注释：本实验通过8大数据库对RB51基因组进行了注释。（1）GO数据库注释结果：GO数据库种所对应的基因，其中个与细胞学组件的构成有关个与分子功能有关，个对应生物学途径，说明此基因组中60%的基因参与生物学组件的构成，只有10%的基因参与生物学途径的表达，从而说明真正影响功能和代谢途径的基因占比较少；（2）KEGG数据库注释结果：有2131基因参与代谢通路，分布在147个代谢通路；（3）SwissPort数据库注释结果：共有1501个基因可以对应，确定了同源性物种的来源，并明确了这些基因所对应的蛋白信息；（4）COG数据库注释结果：得到2570个基因与其对应，此实验明确了此类基因的信息，并将其归口与22类COG种，从而推测出这些单倍序列的功能；（5）病原与宿主互作数据库（PHI）注释结果：20个基因可以预期对应，说明本基因组中有20个基因与宿主之间的相互作用有关；（6）细菌致病菌毒力因子（VFDB）注释结果：得到75个基因预期对应，说明本基因组中含有75个与毒力有关的基因；（7）耐药基因（ARDB）注释：到一个跟耐药相关的基因可以与其对应，明确了系基因的名称及对应的抗生素种类。（8）NR数据库注释结果：通过跟NR数据库的比对，共有3261个基因可以对应，为后期预测基因及研究这些基因的功能和意义提供数据支持。3.比较基因组分析：（1）通过与参考序列B.abortus2308进行比对，RB51-1基因组共发现135个SNP，其中同义突变26个，非同义突变89个。通过与参考序列B.abortus2308进行比对，RB51-1基因组共发现5个插入突变，3个缺失突变，CDS区没有InDel发生；（2）在发生突变的SNP和InDel位点中，有1个SNP位点和2个InDel位点可能与RB51-1的毒性相关（表5-3，5-4），这些基因能和VFDB比对上；（3）在RB51-1的Scaffold4中发现了一段插入序列，插入的位点为122，559-129，801，长度为5242bp。这段序列定位在B.abortus2308881，899bp处，该片段包含了6个预测的基因，其中2个与亚硝酸盐代谢相关，3个和蔗糖代谢相关，还有1个转录调节相关；（4）YP₄13569.1蛋白序列在有毒株B.abortus2308和B.abortus9-941存在6个copy的长串联重复这个串联重复删除的现象也出现在了其他宿主的毒性菌株中，所以这个缺失与菌株的毒性有无关联还需要实验进一步验证。结论:通过本实验对RB51菌株的基因组信息进行了完全注释和分析，并且与其前体菌株S2308进行了比较，找到了与毒力和活力相关的影响基因，为后期疫苗的开发以及布病的防控提供了数据支持并且指明了努力方向。