Phylogenomics and Infectious Potential of Avian Avulaviruses Species-Type 1 Isolated from Healthy Green-Winged Teal (Anas carolinensis) from a Wetland Sanctuary of Indus River

Avian Dis. 2018 Dec 1;62(4):404-415. doi: 10.1637/11926-071018-Reg.1.

Abstract

Given the importance of Avian avulaviruses (AAvVs) in commercial poultry, continuous monitoring and surveillance in natural reservoirs (waterfowls) is imperative. Here, we report full genomic and biologic characterization of two virulent AAvVs isolated from apparently asymptomatic green-winged teal (Anas carolinensis). Genetic characterization (genome length, coding potential, and presence of typical cleave motif [112RRQKR| F117]) and biologic assessment (HA, log 29; mean death time, 49.2-50 hr; 10-6.51 50% egg infective dose [EID50]/0.1 mL; and 1.5 intracerebral pathogenicity index [ICPI] value) revealed virulence of both isolates. Phylogenetic analysis of the complete genome and hypervariable region of the fusion (F) gene revealed clustering of both isolates within class II strains in close association with domestic poultry-origin AAvVs representing genotype VII and subgenotype VIIi. The inferred residue analysis of F and hemagglutinin-neuraminidase genes showed a number of substitutions in critical domains compared with reference strains of each genotype (I-XVIII). The isolates showed a high nucleotide resemblance (99%) with strain isolated previously from backyard poultry; however, they also showed a variable similarity (16.1% to 19.3%) with the most commonly used vaccine strains, Mukteswar (EF201805) and LaSota (AF077761). In accordance with pathogenicity assessment and horizontal transmission, the clinical and histopathologic observations in experimental chickens indicated the velogenic viscerotropic nature of AAvV 1 isolates. Taken together, this study confirms the evolutionary nature of AAvVs and their potential role in disease occurrence, necessitating continuous surveillance of migratory/aquatic fowls to better elucidate infection epidemiology and potential impacts on commercial poultry.

Análisis filogenético y potencial infeccioso de avulavirus aviares de tipo 1 aislados de cercetas americanas (Anas carolinensis) de un santuario en los humedales del río Indo Dada la importancia de los avulavirus aviares en la avicultura, es imperativo tanto el monitoreo como la vigilancia continuos en los reservorios naturales (aves acuáticas). En este artículo se describe la caracterización genética completa y las características biológicas de dos avulavirus aviares virulentos aislados de cercetas americanas (Anas carolinensis) aparentemente asintomáticas. La caracterización genética (longitud del genoma, potencial de codificación y presencia del motivo típico de disociación [112RRQKR| F117]) y la evaluación biológica (ensayo de hemaglutinación [HA], log 29; tiempo promedio de mortalidad, 49.2–50 horas; 10–6.51 dosis infectantes50% [EID50] /0.1mL y el índice de patogenicidad intracerebral [ICPI] de 1.5, revelaron la virulencia de ambos aislamientos. El análisis filogenético del genoma completo y la región hipervariable del gene de fusión (F) revelaron la agrupación de ambos aislamientos con cepas de la clase II en estrecha asociación con los avulavirus de origen avícola que representan el genotipo VII y el subgenotipo VIIi. El análisis de residuos deducidos de los genes F y de la hemaglutininaneuraminidasa mostró varias sustituciones en los dominios críticos en comparación con las cepas de referencia de cada genotipo (IXVIII). Los aislamientos mostraron una gran semejanza en la secuencia de nucléotidos (99%) con una cepa aislada previamente de aves de traspatio; sin embargo, también mostraron similitudes variables (de 16.1% a 19.3%) con las cepas de vacunas más utilizadas, Mukteswar (EF201805) y LaSota (AF077761). De acuerdo con la evaluación de patogenicidad y la transmisión horizontal, las observaciones clínicas e histopatológicas en los pollos experimentales indicaron la naturaleza velogénica viscerotrópica de estos aislamientos de avulavirus del tipo 1. En conjunto, este estudio confirma la naturaleza evolutiva de los avulavirus aviares y su posible papel en la aparición de enfermedades, lo que requiere una vigilancia continua de las aves migratorias acuáticas para dilucidar mejor la epidemiología de la infección y el posible impacto en las aves comerciales.

Keywords: biologic characteristics; complete genome; genotypic characterization; green-winged teal; virulent AAvV 1.

Publication types

  • Research Support, Non-U.S. Gov't

MeSH terms

  • Animals
  • Animals, Wild
  • Avulavirus / genetics*
  • Avulavirus / isolation & purification
  • Avulavirus Infections / epidemiology
  • Avulavirus Infections / veterinary*
  • Avulavirus Infections / virology
  • Bird Diseases / epidemiology
  • Bird Diseases / virology*
  • Conservation of Natural Resources
  • Ducks / virology*
  • Genome, Viral
  • Pakistan / epidemiology
  • Phylogeny*
  • Wetlands*