全球变化对H5N1型流感病毒时空进化的影响机制研究

H5N1 influenza has become a urgent research focus, its evolutional process in time and space are complex due to its features of sudden outbreak, global spread, diverse hosts and the variation of viruses. Previous study on H5N1 influenza always concerned on the microscopic evolutional process of the viruses and further made a certain forecast of the disease, but the study on the effect of global change on the temporal and spatial evolution and spread from the macro aspect is seldom. Based on the data of remote sensing and viruses, for example virus data from GENBANK, this research will firstly characterize the features of the global temporal and spatial evolution of H5N1, and compare the outbreak characteristics of H5N1 1) among north and south hemisphere, different countries and different regions during the same period, 2) among different years and seasons in the same region. Then this research will ascertain 1) the relation between the change of global climate and the ecosystem of vegetation and the spatial-temporal outbreaks of H5N1 and 2) the effects of global traffics and social networks on the spread of influenza virus. Finally, this research will evaluate the influence of the global change of natural and human factors on the spread of avian influenza and model it, this model will be significant in 1) reviewing the past and forecasting the future of the global epidemic of H5N1 influenza, and 2) offering the reference of valuing and forecasting the vaccine.

H5NI型流感爆发的突发性、传播的全球性，宿主的多样性以及病毒的变异性等特征，使得流感病毒时空进化过程复杂，对其机制研究迫在眉睫。以往对H5NI型流感病毒的微观研究仅从一方面揭示病毒进化的历程以及对流感病毒的预测，但从宏观角度研究全球变化对流感病毒时空进化及传播的影响机制还鲜见报道。本研究基于遥感与GENBANK等流感病毒数据，首先，描述全球H5NI型流感的时空进化特征，比较同期南北半球、各国、各地区流感爆发的特点，以及同一地区在不同年代、季节的流感爆发特征。其次，确定全球气候变化、植被生态系统变化与H5NI型流感病毒爆发时空分布的关系，以及全球交通与社会网络对流感病毒传播的影响，对全球变化的自然和人文因子在流感传播中的影响做出科学评价。最后，建立基于全球变化对H5NI型流感病毒传播的影响机制模型。该模型的建立将会对回顾过去和预测未来全球H5NI型流感疫情，以及对疫苗的评估与预测。

本研究基于遥感与WHO、GENBANK流感病毒数据，首先，描述全球各类流感的时空进化特征，比较同期南北半球、各国、各地区流感爆发的特点，以及同一地区在不同年代、季节的流感爆发特征。其次，确定全球气候变化、植被生态系统变化与流感病毒爆发时空分布的关系，以及全球交通与社会网络对流感病毒传播的影响，对全球变化的自然和人文因子在流感传播中的影响做出科学评价。最后，建立基于全球变化对流感病毒传播的影响机制模型。该模型的建立将会对回顾过去和预测未来全球的流感疫情，以及对疫苗的评估与预测、采取防护措施提供借鉴。本研究工作在全球、区域以及局部尺度上刻画了全球变化对H5N1禽流感传播及进化的影响。我们发现，在全球尺度上，2005-2007年间，禽流感（H5N1）2.2毒株在全球范围内存在4条主要的传播路径，并且有3个主要的传播源头（俄罗斯、蒙古和中东地区）。气象变量与候鸟爆发H5N1禽流感之间关系的研究结果表明，不同季节中禽流感高发所对应的敏感性气象变量不同。结合候鸟分布预测和候鸟爆发H5N1禽流感分布的风险预测，我们发现在越冬期（12月至次年2月），风险主要集中在东南亚，尤其是中国南部和印度地区。根据气候模式获得的未来气象预估数据，我们推测禽流感暴发的高风险区域候鸟分布一致。在区域尺度上，基于进化树提供的信息，我们建立了亚洲地区的高致病性禽流感H5N1病毒的基因流网络。通过随机网络发现，在东亚-澳大利亚飞行或中亚飞行路线建立的基于飞行路线的随机网络可以更好地表达观测到的基因流。我们的结果推翻了飞行路线之间随机混合的假说，表明候鸟迁徙路线可能是高致病性禽流感H5N1在洲际间传播的一个主要障碍。而在局部尺度上，本研究在2009年对江西鄱阳湖地区的白鹭和夜鹭繁殖群的血清学和病毒学监测结果表明，野鸟可能感染过禽流感病毒，而且有可能同时感染了H7，H5和H9亚型禽流感病毒。同时，本研究针对环鄱阳湖地区后院家禽养殖农户的调查表明，不同区域因其自身经济状况和商业养殖特点的不同使得后院家禽面临不同的危险因子，因此政府部门需要因地制宜的制定防控策略才能最大程度的将禽病损失降到最低。此外，本研究利用遥感数据对鄱阳湖地区的历史性变化作了相关验证工作。.本项目拟通过研究阐明全球各类流感的时空分布规律，确定包括全球气候变化和全球植被生态系统变化的自然因子与流感病毒爆发时空分布的关系，以及全球社会网络变化对流