中国常见蜱类资源及其携带重要细菌性病原体研究

来源 :田俊华 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bhc880913
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蜱类是重要的媒介生物,可以传播斑点热、斑疹伤寒、Q热、莱姆病、森林脑炎等传统疾病,近年来又报道了蜱携带的无形体、埃里克体、淮阳山病毒、荆门病毒、阿龙山病毒、松岭病毒等可感染人。然而,蜱携带病原体的多样性与宿主和地理位置的关系,及宿主动物体表寄生蜱群落与宿主的关系知之甚少。因此,本研究首先在我国18个省(市、自治区)采集和收集大量蜱类标本,编写了我国部分重要蜱类名录;再以中国湖北为代表,分析湖北不同宿主体表寄生蜱类的群落特征、群落相似性及营养生态位;利用高通量测序技术、Sanger测序技术和生物信息学研究了中国部分重要蜱类的线粒体全基因组特征及其系统进化关系,探究了中国部分重要蜱类携带细菌性病原体以及其与宿主间的关系,最后分析了这些蜱类与其携带主要细菌性病原体的共进化关系。主要研究结果如下:1.中国部分重要蜱类资源通过在全国18个省(市、自治区)采集和收集蜱类标本,共获得蜱类标本70766只,其中硬蜱科6属44种,软蜱科2属2种,同时依据这些标本编写了中国部分重要蜱类名录。结果表明:我国蜱类资源丰富,硬蜱的种类和数量明显多于软蜱。2.湖北不同宿主体表寄生蜱类的群落和营养生态位本研究湖北采获蜱的种类和数量最多,其宿主种类和数量也最多,因此以湖北为代表研究我国不同宿主体表寄生蜱的群落和营养生态位。本研究在湖北28个县(区)采集16种宿主动物体表寄生蜱标本62118只,隶属于1科7属21种。结果显示,长角血蜱和微小扇头蜱为湖北优势种,相对多度分别为49.5%和40.1%;长角血蜱和褐黄血蜱为湖北广布种和广宿主种,其传播蜱媒疾病的媒介潜能较大。不同宿主体表寄生蜱的优势种涉及11种蜱表明,部分蜱种对宿主的偏好性较强。寄生蜱群落研究表明,湖北蜱类群落多样性丰富,宿主体表寄生蜱群落结构特征和群落相似性可能受宿主种类和宿主活动的生态环境双因素影响。营养生态位研究显示,4种蜱营养生态位宽度较宽,其宿主偏好性较弱,11种蜱营养生态位宽度为0,其与相应宿主可能存在一定程度的协同进化关系;营养生态位重叠指数大于0.5有13对,0-0.25有45对,完全不重叠有134对,表明湖北少数蜱种之间倾向于选择相同或相近宿主,大多数蜱种间选择宿主的差异较大或完全不同。3.中国部分重要蜱类的线粒体基因组特征及系统进化关系基于编制中国部分重要蜱类名录采集和收集的蜱类标本,本研究利用高通量测序获得96个蜱个体或混样标本的基因组信息,通过生物信息学分析和Sanger测序共获得74个线粒体全基因组序列。本研究获得的蜱类线粒体基因组全长在14428-15307之间,部分蜱类发现特殊编码蛋白基因的起始密码子ACT、TTG和GTG;部分革蜱的tRNA-Gln和tRNA-Phe之间的misc_feature由28或44 bp的短片段重复序列组成,且同一只革蜱的该区域存在异质性。基于线粒体13个蛋白质基因和2个核糖体RNA基因、13个蛋白质基因、12S和16S全基因,采用ML和贝叶斯法构建系统进化树表明,不同方法和不同基因构建的系统进化树有高度相似的拓扑结构,进一步支持了一些蜱种的系统发育地位;结合同源性分析还发现了5个隐存种,表明线粒体全基因组序列具有物种鉴定高分辨率。本研究首次报道了23种蜱的线粒体全基因组序列,它们极大的丰富了蜱类遗传多样性,填补了蜱类的系统进化空缺。4.蜱与其携带主要细菌性病原体的共进化关系本研究在上述高通量测序的结果中进一步挖掘并发现蜱携带的重要细菌性病原体。结果显示,96个高通量数据库中54个阳性,其中柯克斯体属的病原体阳性率最高41.7%(40/96),立克次体属的病原体次之,为27.1%(26/96),不能分类到属的立克次体新种阳性率3.1%(3/96),沃尔巴克体和疏螺旋体属的病原体阳性率最低,均为1.0%(1/96);本次共检测到73条序列,涉及43种蜱传细菌性病原体,其中柯克斯体属41条26种,立克次体属27条14种,立克次体新种3条1种,疏螺旋体属和沃尔巴克体属各1条1种。结果揭示了立克次体属和柯克斯体属细菌在我国各地蜱种中有较高的流行率和极其丰富的遗传多样性。系统进化分析表明:本研究新发现的立克次体属和柯克斯体属细菌不仅填补了它们系统发育的空缺位置,而且极大的丰富它们的遗传多样性;贝叶斯进化树分枝关联显著性(BaTS)分析显示,宿主属水平相关的细菌明显聚类在一起,表明宿主对其携带细菌性病原体的系统发育有显著影响。同源性分析表明,蜱类携带引起人类疾病的9种斑点热群立克次体、贝纳柯克斯体和河南疏螺旋体,进一步证实了蜱在传播人类疾病中所起到的重要作用。Mantel、partial Mantel和多元回归分析发现,蜱携带的立克次体和柯克斯体遗传多样性的形成与蜱的遗传距离有关,受蜱的地理位置影响较小或没有影响;基于进化事件计数法和距离法检验共分化假说揭示了蜱与其携带的立克次体属和柯克斯体属细菌存在共进化关系。综上所述,本研究以采集和收集我国部分重要蜱类标本为基础,首次报道了23种蜱的线粒体全基因组序列,同时发现了5个隐存种;探明了中国部分重要蜱类携带立克次体属和柯克斯体属细菌的多样性主要与宿主的遗传距离相关,与宿主的地理距离无关,并揭示了它们与相应的宿主蜱存在共进化关系。研究提示,野生动物体表的稀有蜱种虽然存在较少,但它们能携带多种病原体,其中一些可能对人类健康构成潜在威胁。
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