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毛尾线虫(Trichuris spp.)又称鞭虫,属于无尾感器纲(Aphasmidea)、毛尾虫目(Trichurata)、毛尾虫科(Trichuridae)、毛尾虫属(Trichuris),可寄生于多种宿主,为人体和动物肠道常见的寄生线虫。线粒体DNA(mtDNA)是后生动物细胞核外的遗传物质,它具有分子量小、结构简单、进化速度快、母性遗传等特点,是研究寄生虫分子分类、群体遗传、系统进化的一种很好的分子标记。线虫是动物界比较大的动物群体,迄今为止,只有大约40种(株)线虫mtDNA被完整测序。因此,对线虫mtDNA的了解还相当浅显。本项研究以人和猪的毛尾线虫为研究对象,以其线粒体基因组为研究内容,对寄生于人和猪的毛尾线虫线粒体部分基因的多态性、以及全基因组序列进行了测序及分析。
本研究的第一部分应用PCR和DNA序列分析方法,对猪毛尾线虫mt基因组中的两个基因片段,即烟酰胺脱氢酶亚基I(nad1)基因和细胞色素b(cytb)基因进行多态性分析,以期找到研究猪毛尾线虫分子分类学、种群遗传关系的良好遗传标记。序列分析结果表明,nad1序列种内差异为0-3.67%:cytb序列种内差异为0-4.7%;而种系发育关系分析表明,不同省的毛尾线虫聚在一起,同一地区的分离株却位于在不同分支上,不能很好地区分不同省或者不同地区的地理株,种内地区分化不明显。出现这种现象可能与基因选取的不合适、选取片段过短有关,或者由于我国的猪毛尾线虫分离株线粒体基因本身变异不大,也可能是我国各地生猪调动导致基因流动的发生,因此,我国猪毛尾线虫的遗传变异和种群结构还需要迸一步的研究和探讨。
本研究第二部分,选择人和猪的毛尾线虫作为mtDNA完整测序的对象,采用长PCR扩增方法,对猪毛尾线虫用引物对分别扩增出4个长约4.0kb左右的mtDNA片段,而人毛尾线虫则利用3对长PCR引物扩增得到3段长约4.5kb左右的mtDNA片段。测序结果显示,人毛尾线虫线粒体基因组全长为14,046 bp(GenBankTM注册号GU385218),A+T含量为68.05%:猪毛尾线虫线粒体基因组全长为14,436p(GenBankTM注册号GU070737),A+T含量为71.43%。两种毛尾线虫mtDNA全基因组均由13个蛋白质基因、2个rRNA基因、22个tRNA基因组成。人和猪毛尾线虫都有两个全长为270bp和261bp的非编码区(AT区)。各基因排序方式与其它线虫完全一致,基因无内含子,各基因之间没有基因间隔或有一到几十个碱基的基因间隔。在13个蛋白质的基因中,以ATG、ATA作为蛋白质翻译的起始密码子;多数蛋白质翻译的终止密码子为TAA,其次是TAG。
以猪带绦虫为外群,以mtDNA作为遗传标记,重构了部分线虫的系统发育关系。结果显示:人和猪毛尾线虫分为两个进化支,并且与旋毛虫的关系较近,说明人和猪的毛尾线虫是两个不同的种。
本研究在国内外首次完成了人和猪的毛尾线虫mtDNA全序列测定,不仅丰富了线虫线粒体基因组的研究内容,而且在研究寄生虫分子分类学、种群遗传结构以及寄生虫防控等方面都有重要的意义。