课题基金 / 基金详情

基于古DNA技术的中国古代疫病致病菌的基因组学和进化历史研究

批准号:
42072018
项目类别:
面上项目
资助金额:
61.0 万元
负责人:
崔银秋
依托单位:
学科分类:
古生物、古人类和古生态学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
崔银秋

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
获取并分析中国古代重大疫情爆发中致病菌基因组可以揭示破坏性历史灾难背后的动因,追踪史前时期致病菌的地理传播以及进化模式,对于考古学和微生物学研究意义重大。目前国内还没有相关研究的报道。本研究组通过筛查本实验室的中国新石器至铁器时代古代个体的Shotgun数据,发现四处遗址的个体牙髓腔宏基因组中含有致病菌阳性信号,并进一步获取了新疆泉儿沟遗址发现的肠炎沙门氏菌杆菌完整的基因组信息,建立了完善的古致病菌研究流程。本研究拟针对在古代样本中发现的鼠疫耶尔森氏菌和结核杆菌设计合成目标捕获探针,结合高通量测序平台进行致病菌基因组重建, 通过分析与欧亚大陆其他地区发现的古代致病菌的系统发育关系,来推测致病菌的传播模式和传播历史;并研究导致细菌生境适应、毒力进化、耐药性产生等表型进化的遗传基础。本研究可以帮助了解中国疫病史以及致病菌进化历史,同时为传染病的防治提供重要的理论基础。
英文摘要
Obtaining and analyzing the genomes of pathogens in major outbreaks of ancient China can reveal the motivation behind the devastating historical catastrophe and trace the geographical dissemination and evolutionary patterns of pathogens in prehistoric times, which are of great significance to archaeological and microbiological research. So far, there has been no report on retrieving the ancient pathogen genome successfully in China. Four archaeological sites were identified as study targets through screening whole-genome data of ancient individuals which were collected from the Bronze Age to Iron Age in our laboratory. In this study, the target capture probes were designed and synthesized based on the bacterial strains found, and then combined with high-throughput sequencing platform for deep sequencing; Meanwhile,the calculation method for automatic pathogen screening and candidate sequence certification was used to reconstruct the genomes of pathogenic bacteria.The patterns of dissemination of pathogens were speculated by analyzing the phylogenetic relationships with ancient pathogens found in other parts of Eurasia. We will study the genetic basis that led to phenotypic evolution such as bacterial adaptation, virulence evolution and drug resistance. This study can help to understand the history of human diseases and the evolutionary history of pathogens, and provide an important theoretical basis for the prevention and treatment of infectious diseases.
本项目聚焦于中国古代重大疫情的致病菌基因组研究,旨在通过古代人类样本获取的牙髓腔宏基因组学的数据分析,获取古代致病菌基因组信息,揭示古代传染病的致病机制、传播模式及进化规律。研究团队对中国新石器时代至清末-民国时期的多个遗址共205个个体样本进行了全面筛查,本研究在筛查古代致病菌方面进行了多项方法优化,以提高检测的准确性和效率;同时为了提高致病菌基因组的捕获效率,本研究自主设计了包含沙门氏菌各个类型的探针,不仅提高了致病菌基因组的覆盖度,还显著降低了背景噪声,使得高质量基因组的重建成为可能。.在新疆青铜中期的遗址中发现了3000年前的肠炎沙门氏菌感染迹象,并成功重建了6个高质量的古代沙门氏菌基因组序列。通过对这些基因组的系统发育分析,发现古代样本属于现代丙型副伤寒沙门氏菌、猪霍乱沙门氏菌和猪伤寒沙门氏菌的祖先分支,且内部呈现高度多样性,揭示了古代沙门氏菌在进化早期的复杂性。.研究进一步发现,古代沙门氏菌的假基因频率介于非专一性宿主菌株和专一性宿主菌株之间,表明其可能为人畜共患类型。结合人群基因组分析,推测该致病菌可能通过欧亚草原人群的迁徙自西向东传播至新疆。此外,研究还揭示了古代沙门氏菌的致病岛(SPI)特征,如SPI-6和SPI-7的获得与丢失情况,进一步推断其毒力进化机制。这些发现不仅为理解古代传染病的起源、传播和演化提供了重要依据,还为传染病的防治工作提供了理论支撑。.本项目的研究成果已发表在国际著名学术期刊PLoS Pathogens和Nature等杂志上,填补了中国古病原菌基因组研究的空白,为相关领域的研究提供了重要的参考。通过多学科交叉合作,本研究克服了宏基因组数据筛选和古基因组重建等诸多难题,为识别引发古代瘟疫的病原体奠定了重要基础。未来,研究团队将继续探索更多古代病原菌的基因组信息,以进一步揭示传染病的进化历史和传播路径。
古DNA技术追踪近万年来东亚地区乙型肝炎病毒的起源与演化历史
  • 批准号:
    42372017
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    53万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    崔银秋
  • 依托单位:
应用基因组学方法研究东北嫩江流域青铜时代古人群组成与来源
  • 批准号:
    41472024
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    90.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    崔银秋
  • 依托单位:
新疆小河墓地古代人群的遗传结构及源流问题研究
  • 批准号:
    30871349
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    8.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    崔银秋
  • 依托单位:
国内基金
海外基金