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目的通过结合高通量测序技术和生物信息学分析,阐明广州市2013-2018年环境污水中诺如病毒(Norovirus,NoV)GI、GII组中各基因型别的分布情况及其动态变化特征。此外,将其与广东省NoV疫情流行病学数据及序列进化特征相结合,探索环境污水的NoV监测在疫情预警和防控中的作用。方法选取广州市猎德污水处理厂作为采样点,采用定时采样法,在2013年1月至2018年8月每月中旬采集4份污水样本。对样本进行病毒浓缩富集后,提取病毒核酸。首先应用实时荧光PCR法检测环境污水中GI、GII组NoV总体分布情况;然后将每月4份病毒核酸按1:1:1:1比例混合成1份,利用相应引物对其应用巢式PCR法进行扩增;经鉴定、纯化后,采用高通量测序平台进行测序。利用DNASTAR软件进行同源性分析,计算序列间核苷酸和氨基酸同源性。然后以GenBank下载的GII.4型、GII.17型和GII.2型主要流行变异株作为参考序列,与污水中序列共同构建系统进化树。结果1.诺如病毒GI、GII组总体检出情况2013年1月-2018年8月共采集污水样本272份,NoV GII组(90.07%)检出率高于GI组(65.44%),差异有统计学意义(P<0.001);其中165份污水同时检出GI组和GII组NoV。从年份分布情况来看,2013-2015年,污水中GII组NoV的检出率高于GI组,而2016-2018年,GI、GII组NoV检出率差异无统计学意义。从月份分布情况来看,12月总检出率最高,占95.00%,以冬春季为主。2.诺如病毒GI基因型检出情况污水中共检出10种不同GI基因型,以GI.8型、GI.2型、GI.3型和GI.5型为主,分别占26.16%、25.42%、11.60%和10%;其余GI.9型、GI.4型、GI.1型、GI.6型、GI.7型和GI.12型所占比例均小于10%。2013-2016年主要以GI.8为主;2017年起,GI.2成为检出比例最高的基因型,占40%。3.诺如病毒GII基因型检出情况污水中共检出17种不同GII基因型,以GII.4型(39.17%)、GII.17型(35.43%)、GII.2型(13.74%)所占比例较高。此外,还检测出GII.1型、GII.3型、GII.5型、GII.6型、GII.7型、GII.8型、GII.9型、GII.10型、GII.12型、GII.13型、GII.14型、GII.16型、GII.20型和GII.21型,所占比例均<5%。其中,GII.4型在整个研究期间均有一定比例检出,尤其以2013年为主。2014年,GII.17型检出比例明显增加,直到2016年上半年仍处于优势地位。然而,自2016年下半年起,GII.2型总检出比例超过GII.17和GII.4型。4.GII.4型诺如病毒同源性和系统进化分析污水中2013-2018年GII.4型序列间的核苷酸同源性为91.10%-100.00%,氨基酸同源性为98.50%-100.00%。系统进化分析的结果表明,2013-2018年污水中的GII.4型主要为GII.4Sydney2012变异株,与参考序列的核苷酸和氨基酸同源性分别为98.90%-100.00%、99.10%-100.00%。此外,研究中还发现2013年的部分序列为GII.4NewOrleans2009变异株。5.GII.17型诺如病毒同源性和系统进化分析污水中2013年1月-2014年10月期间GII.17型NoV序列间核苷酸同源性为85.10%-100.00%,氨基酸同源性为90.50%-100.00%。可分为三大进化分支,分别为Kawasaki2014变异株、Kawasaki323变异株和HongKong2015变异株。其中Kawasaki2014变异株包含2014年9月和10月全部序列。6.GII.2型诺如病毒同源性和系统进化分析污水中2013-2016年10月期间GII.2型序列间的核苷酸同源性为82.80%-100.00%,氨基酸同源性为83.10%-100.00%。系统进化分析的结果显示,污水中2016年序列与2013-2015年期间序列位于不同进化分支上,其中2016年95%的序列为2016-2017年广东新流行的GII.2变异株。另外两个进化分支分别为2002-2006年以及2012-2015年日本流行的GII.2变异株。结论1.污水中GI、GII组NoV检出率高,型别存在多样性,提示其在覆盖人群中处于较高流行强度,且多种不同型别NoV在人群中存在。2.污水中每年均有一定比例GII.4Sydney2012变异株检出,表明此基因型被新基因型取代后,仍一直在人群中暴发及循环,提示我们仍需对目前被取代的GII.4型保持警惕,预防其流行的风险。3.GII.17Kawasaki2014及GII.2GuangDong2016-2017在环境污水中变异株出现增多的时间早于人群中NoV暴发时间,提示环境污水监测能为人群NoV疫情暴发的预测、预警提供依据。