近日，扬州大学焦新安教授团队在《Cell Reports》杂志在线发表了题为“Microevolution of Salmonella 4,[5],12:i:- derived from Salmonella enterica serovar Typhimurium through complicated transpositions”（DOI: 10.1016/j.celrep.2023.113227），揭示了我国鼠伤寒沙门菌单相变异体的微进化特征，阐明了其演化机制

过去20年，沙门菌4,[5],12:i:- （鼠伤寒沙门菌单相变异体）的全球流行率显著上升，如今已成为人类和动物感染中最主要的沙门菌血清型之一。鼠伤寒沙门菌单相变异体是鼠伤寒沙门菌丢失II相鞭毛抗原表达能力的单相变体。前期的比较基因组学研究发现两者的主要区别是鼠伤寒沙门菌拥有完整的II相鞭毛编码基因簇，而鼠伤寒沙门菌单相变异体相应区域是一段基因组耐药区（Resistance region，RR），缺乏完整的II相鞭毛编码基因簇。

研究团队对2009~2018年间的126株ST34鼠伤寒沙门菌单相变异体和13株ST34鼠伤寒沙门菌进行全基因组测序，对基因组耐药区、目标位点重复（TSDs）序列、fljAB操纵子及其周边区域进行了比较基因组学分析。除已知基因组耐药区RR1、RR2和RR3之外，该研究鉴定出了5个新的耐药区（RR4 ~ RR8），其中RR3是ST34型鼠伤寒沙门菌单相变异体（56.3%）和鼠伤寒沙门菌（61.5%）中最流行的基因组耐药区。基于目标位点重复（TSDs）序列分析，揭示RR3通过IS26介导复合转座子的分子间转座，靶向鼠伤寒沙门菌hin和iroB基因间TSD1序列，形成RR3-鼠伤寒沙门菌，并将其定义为鼠伤寒沙门菌中间体。随后，鼠伤寒沙门菌中间体通过IS26和/或IS1R介导的分子内转座产生不同RR型的鼠伤寒沙门菌单相变异体。

研究团队通过体外培养和小鼠体内连续传代实验、前期建立的多重PCR检测技术，验证鼠伤寒单相变异体的演化机制。结合比较基因组学分析证实了RR3-鼠伤寒沙门菌中间体可以通过IS26和/或IS1R介导的分子内转座（cis和/或trans）生成不同RR型的鼠伤寒沙门菌单相变异体。

该研究进一步以小鼠为动物模型，评价了ST34鼠伤寒沙门菌中间体和鼠伤寒沙门菌单相变异体在宿主体内的适应性。结果显示鼠伤寒沙门菌单相变异体表现出更强的定植和存活能力，揭示了II相鞭毛及其周边区域基因被耐药区替代后，有利于鼠伤寒沙门菌单相变异体在宿主体内的长期定植和存活。

扬州大学兽医学院博士研究生王振宇、生物科学与技术学院顾丹副教授、硕士研究生洪亚明为论文的共同第一作者；焦新安教授、李求春教授和张云增教授为论文共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目的资助。