中华按蚊高分辨率染色体图谱及物理图谱的构建

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中华按蚊(Anopheles sinensis Wiedemann,1828)属于按蚊属(Anopheles genus)按蚊亚属(Anopheles subgenus)的赫坎按蚊种团(An.hyrcanus group),是我国广大平原地区传播间日疟原虫(Plasmodium vivax)的重要媒介之一,也是马来丝虫病的重要传播载体。在细胞遗传学上,中华按蚊还是研究多线染色体(polytenechromosome)的模式昆虫,高品质的多线染色体多见于幼虫的唾液腺中。前期发表的中华按蚊染色体图谱多被应用于种团内近似种的鉴定以及作为不同地理区域蚊虫生态习性和疟疾传播能力差异相关探讨的遗传基础。但由于发表的染色体图谱分辨率较低,未能体现出种下分类的优势。近年来,随着国内外基因组测序工作的启动,韩国品系和中国品系中华按蚊基因组数据的相继发表,使得中华按蚊物理图谱的构建也显得愈加重要。  雷氏按蚊(An.Lesteri Baisas&Hu,1936)是中华按蚊的姊妹近缘种,同属于赫坎按蚊种团,形态上高度相似,而且常在同一区域范围内滋生繁衍,这给传统的形态学分类鉴定带来了困难。虽然雷氏按蚊和中华按蚊形态特征相似,但这两个蚊种在生态习性和疟疾传播能力方面却存在着显著差异。中华按蚊广泛分布于我国除青海和新疆以外的广大地区,而雷氏按蚊则主要局限在中国中部和东南部地区。雷氏按蚊的传疟能力显著高于中华按蚊,凡有雷氏按蚊存在的地区疟疾发病就高,往往造成局部暴发。  本研究论文中,我们制作完成了一副中华按蚊高分辨率的唾液腺多线染色体图谱,将其分为39个区、116个亚区。为了促进中华按蚊群体遗传学的研究,我们描述了一个中华按蚊种内多态性倒位3Ra,并通过比较倒位纯合子的染色体带型差异,将倒位位点定位在染色体28A和31A亚区上。为了促进中华按蚊基因组的染色体定位和组装,我们同时利用荧光原位杂交技术,将52个DNA探针定位到中华按蚊的染色体图谱上,初步构建了第一副物理图谱。最后,通过比较分析保守DNA探针在不同染色体上的分布,我们确定了中华按蚊与冈比亚按蚊(An.gambiae)染色体进化关系。研究发现,中华按蚊和冈比亚按蚊间染色体臂2R和3R发生了互换,而其它染色体臂(X、2L和3L)同源性一致。中华按蚊染色体图谱和物理图谱的构建完成将为按蚊系统分类学、群体遗传学、生态遗传学和遗传进化等的研究打下了坚实的基础。  为了寻求鉴定中华按蚊和雷氏按蚊有效和必要的细胞遗传学手段,以及阐明两个蚊种间生态习性和疟疾传播能力差异的遗传基础,我们构建了一副雷氏按蚊高分辨率的多线染色体图谱,并根据中华按蚊的染色体图谱,将其划分为相应的39个区和116个亚区。同时利用荧光原位杂交技术,将24个保守的中华按探针定位于雷氏按蚊染色体上。通过对染色体带型和DNA探针在两个蚊种上的位置比较分析发现,中华按蚊和雷氏按蚊染色体带型极为相似,且在进化上各条染色体臂高度同源。另外,我们对雷氏按蚊中发现的两个种内多态性倒位2La和3Ra进行了描述,并将倒位位点确定在染色体图谱上。本研究不但能提供有价值的细胞遗传学鉴定资料,还能为进一步阐明雷氏按蚊和中华按蚊生态习性和传病能力差异的分子机制打下坚实的基础。
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