犬血红扇头蜱核糖体、线粒体DNA多态性及microRNA表达谱研究

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:maigansws
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血红扇头蜱(Rhipicephalus sanguineus)是一种呈世界性分布的人兽共患寄生虫,在分类上属于蛛形纲(Arachnida)、蜱螨亚纲(Acari)、蜱螨目(Acarina)、蜱总科(Ixodoidea)硬蜱科(Ixodidae)、扇头蜱属(Rhipicephalus),主要寄生在犬身上,但也可寄生在其它动物如猫、兔子、骆驼、水牛、山羊、马、绵羊、蝙蝠甚至人类的身上。血红扇头蜱大量寄生会引起犬或其它动物出现贫血消瘦、生长发育受阻、生产性能下降、毛发质量差等症状,严重的甚至会引起死亡。更重要的是,血红扇头蜱可作为多种人兽共患病如莱姆病、蜱传回归热、巴贝斯虫病、落基山斑点热、纽扣热、人单核细胞埃立克体病等的传播媒介,通过叮咬而使人或动物受到感染,严重影响人类的健康,近年来国内曾有因蜱叮咬致人死亡的事件,并因此造成很大的恐慌。不同的蜱可以携带的病原体种类并不完全一样,因此,对其进行准确的分类是研究蜱传疾病的基础。但目前对血红扇头蜱属中各种蜱的分类地位仍存在争议,因此研究血红扇头蜱的分类和遗传变异,对血红扇头蜱的防控有重要意义。  本论文由5个部分组成:包括广州市宠物犬蜱螨流行病学进行调查;血红扇头蜱核糖体DNA序列的多态性研究;血红扇头蜱线粒体cox1、cytb基因多态性研究;血红扇头蜱线粒体全基因组研究;血红扇头蜱雌、雄成虫microRNAs Solexa深度测序与分析。  第一部分调查了广州市宠物犬蜱螨的流行情况,一年时间内对3977只宠物犬进行调查,调查的内容主要包括宠物犬的年龄、性别、品种、体表是否有蜱虫、是否有皮肤方面的病变(如瘙痒、破损、脱毛、丘疹、脓包等),并对有皮肤病变的宠物犬进行搔刮取样,检查是否有螨类感染。调查结果显示广州市宠物犬蜱螨感染的种类为血红扇头蜱、犬疥螨和犬蠕形螨。血红扇头蜱、犬疥螨和犬蠕形螨全年感染率分别为1.18%、1.18%和3.27%;血红扇头蜱一年中感染率最高的时间是在10月,感染率为4.21%;犬疥螨一年中感染率最高的时间是在06月,感染率为2.60%;而犬蠕形螨则出现在3月,感染率为4.15%;调查中发现1-5岁年龄段的犬蠕形螨和血红扇头蜱感染率是最高的,分别为3.57%和1.62%,而年龄小于1岁的宠物犬疥螨的感染率最高,为1.35%,5岁以上的犬的蠕形螨、疥螨和血红扇头蜱的感染率均是最低的,但各年龄段间感染率的差异不显著。调查中还发现广州市宠物犬蜱螨感染率与性别无明显相关性。在接受调查的53个品种的犬中,藏獒犬和比熊犬蜱螨感染率是相对较高的;蠕形螨感染在犬皮肤病中所占的比例为13.31%,血红扇头蜱和犬疥螨感染的比例均为4.81%。本调查首次揭示了广州市宠物犬蜱螨的流行情况,为制定宠物犬蜱螨的防治措施提供了依据。  本研究的第二部分对来自广东省8个流行区的犬血红扇头蜱的核糖体ITS-1、5.8S和ITS-2序列进行了PCR扩增及序列分析,并与GenBankTM公布的血红扇头蜱相应序列进行比较。结果发现,血红扇头蜱rDNA序列长度为3282 bp或3277 bp(GPF1和CHF2),其中18S rDNA片段为187 bp、ITS-1序列为1685 bp或1680 bp(GPF1和CHF2),5.8S rDNA序列为152 bp,ITS-2序列为1116 bp,28S片段为142 bp。来自广东省8个地区的代表性样本的rDNA ITS序列相似性为99.1%-99.9%,其中ITS-2序列与GenBankTM上公布的血红扇头蜱(JF758643)相应序列的相似性为98.9-99.8%,与GenBankTM上公布的血红扇头蜱(AF271283)相应序列的相似性为98.9-100.0%,与GenBankTM上公布的图兰扇头蜱(DQ901321)的相似性为99.4%-99.6%。研究结果表明血红扇头蜱ITS序列种内差异很小,不存在明显的地区差异性。本研究为血红扇头蜱的进一步分子分类研究提供了基础数据,为该病的检测、鉴别诊断提供了分子标记。  本研究的第三部分对来自广东省8个流行地区的血红扇头蜱在线粒体cox1、cytb基因序列的遗传变异情况进行研究,经过扩增测序分别得到802 bp的pcox1片段和528 bp的pcytb片段。两段基因的A+T平均含量分别为68.83-69.20%(pcox1)和74.24-74.81%(pcytb)。这与已报道的扇头蜱线粒体基因AT含量偏高相一致。对所有样品的pcox1及pcytb核苷酸序列分别进行互对比较,结果显示血红扇头蜱样品间差异均为0.0-1.0%。种内核苷酸变异有转换(A()G或C()T)(pcox1有14处,pcytb均有10处)和颠换(A()C或A()T)(pcox1有9处、pcytb无)。核苷酸变异率分别为2.9%和1.9%,cox1的变异率大于cytb。pcox1在种内核苷酸变异位点主要在氨基酸的第1位和第3位密码子,pcytb变异位点主要在第3位密码子,在pcox1发现了5处第2位密码子变异,而pcytb没有第2位密码子的变异。遗传关系分析发现,所有的样品于血红扇头蜱位于一支,与褐黄血蜱和六角形硬蜱构成邻支,再与花蜱聚成一大支。但是,来自不同地区的扇头蜱虫株没有显示明显的地域特征。表明cox1、cytb有望作为有用的鉴别基因用于硬蜱科分类的遗传标记。  本研究第四部分对血红扇头蜱中国株的线粒体基因组全序列进行测序、分析,参考己报道的血红扇头蜱线粒体(美国分离株)基因组序列设计引物,分4个重叠的片段,扩增了血红扇头蜱中国株的线粒体全基因组,获得了其全序列并对其组成、结构及其遗传变异情况以及系统发育关系进行分析。结果显示血红扇头蜱中国株线粒体全基因组长度为14714 bp;包括13个蛋白质基因、2个rRNA基因和22个tRNA基因。其蛋白质基因是:细胞色素c氧化酶亚基Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(cox1、cox2、cox3)、烟酰胺脱氢酶亚基Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、ⅣL、Ⅴ、Ⅵ(nad1、nad2、nad3、nad4、nad4L、nad5、nad6)、细胞色素b(cytb),ATP酶第6亚基(atp6)和ATP酶第8亚基(atp8)。rRNA基因包括大rRNA(L-rRNA)和小rRNA(S-rRNA)基因。血红扇头蜱中国株线粒体基因组内各基因的排列方式与其它蜱的一致;将血红扇头蜱中国株和美国株线粒体13个编码蛋白基因的DNA序列翻译成蛋白序列后,进行序列相似性比较,结果发现血红扇头蜱中国株和美国株之间序列相似性介于67.3-97.5%;血红扇头蜱中国株线粒体基因组有22个tRNA基因,它们的序列长度从55-66 bp之间,与美国株不完全一致;以桔全瓜螨为外群,对血红扇头蜱中国株、美国株以及10种己公开报道的其它蜱线粒体基因组全序列进行分析,用NJ、MP和ML3种方法进行系统发育重建,结果显示:软蜱科和硬蜱科构成单系,在硬蜱科里面,硬蜱属和其它属构成姊妹支,血红扇头蜱中国株和血红扇头蜱美国株关系最近,系统发生树中的Bootstrap值都较高,三种方法所建立的进化树高度一致。  本研究的第五部分通过Solexa深度测序,对血红扇头蜱雌、雄成虫microRNA(miRNA)的表达谱进行了比较分析研究,从雄虫中获得46条成熟miRNA,从雌性成虫中获得50条miRNA。比较分析发现,性别特异性的miRNA非常少,雌性只有1条,而雄性有4条。在两性共同表达的miRNA中,各有38个miRNA在雌、雄虫基因组中为单拷贝存在,部分miRNA存在表达量的明显差异。此外发现有1个miRNA在雌、雄虫中各有6个分布位点;其成熟miRNA序列一致,但前体差异较大,意味着该miRNA前体存在较大的进化速率。通过基因组比对和二级结构分析,在雌虫在发现13个新的miRNA,在雄虫中发现33个新的miRNA.靶基因及功能分析表明,这些新的miRNA在功能方面存在较大差异。随后我们对其中10个表达量最高的miRNA包括雄虫4个miRNA和雌虫6个miRNA进行了荧光定量PCR验证。结果发现,除了PC1-m00010-5p,PX1-m00012-5p和PX1-m00028-5p表达量较低之外,其余7个表达量都明显高于内参。miRNA表达谱分析结果表明,雌、雄成虫在保守性miRNA方面基本一致,差异表达的已知miRNA数量也非常少;但是其新的miRNA方面,无论在数量和靶基因的调控功能方面具有较大差异,这与目前的寄生虫靶基因数据库中的数据较少有关;这些新的miRNA可能与两种性别的成虫生理机制有较大关系,上述研究结果为深入研究血红扇头蜱miRNA调控机制和抗生殖免疫奠定了基础。  综上所述,本论文首次对广州市宠物犬蜱螨感染情况进行了调查,首次较系统地研究了广东省宠物犬血红扇头蜱ITS rDNA序列的多态性,测定了血红扇头蜱中国株线粒体基因组全序列,首次研究了血红扇头蜱雌、雄成虫miRNA表达谱的差异。研究结果具有重要学术意义,并为有效防控血红扇头蜱及其蜱传疾病提供了参考资料。
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