《湖區日本血吸蟲適應山區新環境的分子進化機制》是依託復旦大學，由胡薇擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：湖區日本血吸蟲適應山區新環境的分子進化機制
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：胡薇
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
適應新環境是寄生蟲傳播和流行的必要條件。血吸蟲具複雜生活史，其傳播和流行依賴於對中間宿主釘螺、哺乳動物終宿主和生存環境的適應。我國日本血吸蟲流行類型分為湖沼型和山丘型, 湖區和山區釘螺分屬不同亞種，且湖區血吸蟲難以感染山區釘螺。前期對13個地區日本血吸蟲線粒體全基因組分析顯示，山區血吸蟲是由湖區血吸蟲遷徙分化而來，分化時間與稻作農業擴張時間基本吻合；全基因組序列初步比較也發現了候選強烈分化基因位點。科學假設：近萬年來,隨著稻作文明的擴張，日本血吸蟲跟隨其終宿主(人\牛等)從長江中下游湖區向西南山區遷徙，迫使日本血吸蟲快速進化以迅速適應新環境而傳播和流行。本研究將基於我們前期已有日本血吸蟲組學數據，對分布於湖區和山區的不同地域株的血吸蟲進行全基因組補充測序，通過比較基因組和進化選擇分析，發現強烈分化和受選擇基因位點，鑑定日本血吸蟲適應新環境的關鍵基因，闡明其適應性進化的分子機制。
結題摘要
血吸蟲是一種重要的人獸共患寄生蟲，其對環境的適應性進化對血吸蟲病的流行傳播有重要意義。但其在流行傳播過程中適應新環境而產生的遺傳變異與其適應性表型的關係還並不清楚。 本研究通過二代測序技術完成了5個流行區13個種群的日本血吸蟲線粒體全基因組測序及全基因組重測序，從線粒體基因組層面研究了日本血吸蟲物種系統分化歷史，並從基因組的層面對湖區日本血吸蟲向山區擴散過程中適應性遺傳變異特徵進行分析，挖掘出一批受到強正向選擇的候選基因。主要的研究成果包括：1. 對不同地理來源的日本血吸蟲線粒體基因組進行系統進化分析，首次明晰了不同流行區日本血吸蟲之間的種系發生關係和分化時間，發現山區血吸蟲是由湖區血吸蟲分化而來，分化時間大約距今5000年前，並挖掘出區分不同流行區的血吸蟲的遺傳標記；2. 本研究利用重測序數據對山區和湖區日本血吸蟲進行遺傳差異分析，獲得了山區和湖區血吸蟲的SNP位點325,520個，其中同義突變為9,059，非同義突變為7,494；3. 通過對山區和湖區SNP位點進行系統發育、主成分分析及種群結構分析，表明在不同的環境選擇壓下，山區血吸蟲與湖區血吸蟲產生了明顯的遺傳分化；4. 通過FST和Tajima’s D進行多重檢驗，最終篩選出269個正向選擇基因，對這些基因進行了功能富集，發現主要富集在細胞分裂、定殖、囊泡運輸、睡眠及內肽酶活性等方面；5. 進一步對受正選擇的基因統計dN/dS, 篩選出日本血吸蟲中受強正向選擇的基因86個，對其中與生長相關的神經調製蛋白GAP-43及免疫球蛋白樣因子的蛋白結構進行預測，發現其中關鍵位點發生變異，可能導致其功能的改變；5. 為改善日本血吸蟲基因組質量，我們結合三代測序和二代技術對日本血吸蟲基因組進行重測序以及從頭拼接，獲得了1840個scaffold，N50為1.05M，大大提高了基因組質量，為後續深入分析適應性進化分子機制提供數據基礎。本課題通過對山區和湖區的日本血吸蟲種群的遺傳差異分析，解析了湖區血吸蟲適應山區新環境的遺傳基礎，為進一步解析其適應性進化機制奠定了基礎。共發表SCI論文9篇，申請專利兩項。
