中国地区捻转血矛线虫遗传多样性的研究

【摘要】捻转血矛线虫是毛圆科线虫中的一种重要病原,感染反刍动物,雌虫产卵量高,感染后临床症状表现为贫血、腹泻和水肿等,严重时可引起家畜死亡,给畜牧业带来严重的经济损失。由于没有商业化的疫苗,捻转血矛线虫病的防控仍然以抗蠕虫药治疗为主。但是长期无节制地使用抗蠕虫药导致药物抗药性的产生,并且有些地区的多重药物抗药性已经开始高度流行。通过对捻转血矛线虫种群遗传多样性的研究,不仅能够为抗药性等位基因的扩散提供理论依据,而且对捻转血矛线虫病防控策略的制定提供有用的信息。但是目前对中国地区捻转血矛线虫种群遗传多样性尚一无所知。线粒体DNA是核外遗传标记,进化速度快,具有母系遗传特征；微卫星DNA广泛分布在核基因组中,是孟德尔显性遗传标记,多态性丰富,两种分子标记都能很好的反映出种群的遗传特性。本研究利用线粒体nad4基因和微卫星DNA两种遗传标记比较分析我国不同地理种群的遗传结构,探讨种群间和种群内的进化关系及变异程度。(1)基于线粒体nad4基因的种群遗传多样性分析随州、宜都、云南、陕西、广西、辽宁和黑龙江7个种群用于捻转血矛线虫的遗传多样性分析,测序得到152条nad4基因序列,经分析后共有142个单倍型,单倍型多态性变化范围从0.993到1.000；A+T含量丰富,为77.61%。核苷酸多态性变化范围从0.0178到0.0369,其中云南种群的核苷酸多态性与其他种群相比较更为丰富。配对的FST值显示该种群表现出中等变异程度,而其它种群的遗传变异程度都很低。AMOVA分析显示种群内部发生高度的遗传变异,中性检验表明7个种群没有经历过瓶颈效应。系统进化分析表明,不同地理来源的个体随机分布,个体间也没有因不同地理分布呈现清晰的界限,节点的支持率也不高(<50%)；142个单倍体的网络关系也没有展现出个体差异,与聚类分析结果相类似。从来自报道的捻转血矛线虫的nad4基因序列中随机选取I0条与来自中国的捻转血矛线虫的nad4基因序列一起构建进化树,结果显示这几个国家的种群间也没有清晰的界限,但是从配对FsT值看,中国和美国种群的配对FST值最大,与马来西亚种群的配对FST值最小。这些研究结果表明,从全球范围来看,距离相近的国家或同一国家不同地理位置的种群间基因流动高,导致种群间遗传分化程度不高；而对于不同地理起源的种群来说,受地理隔离的影响,种群基因流动有一定的阻碍,使得种群间的遗传分化程度相对较高。(2)基于微卫星DNA的种群遗传多样性分析随州、云南、陕西、广西、辽宁、黑龙江和内蒙古7个种群用于捻转血矛线虫的遗传多样性分析,经过反复筛选,最终获得8个多态性丰富,稳定性好,扩增效率高的微卫星位点,分别是Hcms15,Hcms28,Hcms40,Hcms22co3,Hcms19,Hcms33,Hcms36,Hcms37。等位基因数、杂合度和多态性信息含量等遗传学指标的分析结果表明,这8个微卫星位点均表现出高度的多态性,能够较准确的反映出种群的遗传信息。哈迪-温伯格平衡检验显示,7个种群在8个微卫星位点都不同程度的偏离了哈迪-温伯格平衡；经Bonferroni法(P<0.002381)校正后,7个种群在5个位点上仍偏离哈迪-温伯格平衡,表现出杂合缺失或杂合过剩现象,这5个位点分别是Hcms15,Hcms40,Hcms28,Hcms22co3和Hcms37。AMOVA分析显示大部分的遗传变异也是来自种群内部。种群间配对的FST\RST值显示,内蒙古种群与其他种群配对的FsT\RST值较高,表现出中等的遗传分化程度,而其他种群遗传分化程度不高。系统进化分析,7个种群聚成了3类,与采样地理格局基本一致,但与线粒体nad4基因的聚类结果并不矛盾。贝叶斯聚类分析没有显示出明显的种群遗传结构,表明种群之间存在较高的基因流动现象。Mantel检验结果显示遗传距离和地理距离之间的线性关系不显著(P>0.05),说明种群间的遗传进化不遵循地理隔离模式,受地理隔离的影响不大。在IAM,TPM和SMM这3种模型下,根据标记检验和Wilcoxon标记秩检验推测种群发展动态,结果表明7个捻转血矛线虫种群等位基因频率的分布图呈现出典型的“L”形状,说明这些群体在近期没有经历过瓶颈效应。本研究利用线粒体nad4基因和微卫星DNA两种遗传标记对中国不同地理种群的遗传特性进行了研究。研究结果显示：种群内部发生高度遗传变异,种群间遗传分化结构不明显,存在较高的基因流动。本研究的发现为预测捻转血矛线虫抗药性的传播和进一步的分子流行病学调查提供了有价值的信息。
【作者】殷方媛；
【导师】胡敏；
【作者基本信息】华中农业大学，预防兽医学，2014，硕士
【关键词】捻转血矛线虫；遗传多样性；线粒体nad4基因；微卫星标记；

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