基于线粒体基因组及弹性蛋白酶基因的日本血吸虫进化研究

发布时间：2017-09-17 09:31

  本文关键词：基于线粒体基因组及弹性蛋白酶基因的日本血吸虫进化研究

  更多相关文章： 日本血吸虫 群体遗传 线粒体基因组 弹性蛋白酶 遗传多样性

【摘要】：日本血吸虫(Schistosoma japonicum)是一种古老的人体寄生虫,除人以外还可以感染牲畜、啮齿类等哺乳动物。目前日本血吸虫的主要流行于东南亚及东亚大部分地区。考古发现,日本血吸虫病在我国至少有两千多年的历史；并且,研究发现不同地理来源的日本血吸虫有明显的遗传差异。为了揭示不同地区之间日本血吸虫群体的遗传差异,了解其进化历史,本研究通过线粒体全基因组(whole mitochondrial genome)及弹性蛋白酶基因(S. japonicum elastase-2b gene, SjCE-2b)两个遗传标记,对不同地理来源的日本血吸虫群体进行遗传进化分析。 通过对日本血吸虫中国(大陆10个地区和中国台湾)、菲律宾、印度尼西亚和日本等14个地区62条成虫的全线粒体基因组分析发现：1、群体间差异分析显示：台湾的日本血吸虫群体与其它地区遗传差异最大(Fst0.59)；其次菲律宾和印度尼西亚与中国大陆地区遗传差异较大(Fst0.344)；再次中国西南山区(四川和云南)群体与长江中下游流行区(湖北、湖南、江西、安徽)群体遗传差异相对较大；而长江中下游各个不同群体之间的差异最小(Fst=0.046～0.656)。2、群体内部差异分析显示：台湾、菲律宾和印度尼西亚群体内部遗传多样性最低(π=0.03×10-2)；四川(π=0.19×10-2)和云南(π=0.11×10-2)群体遗传多样性稍高,而长江中下游流行区群体遗传多样性最高(π0.18×10-2)。3、系统发生分析结果显示：四川和云南群体内部聚类为一枝,菲律宾和印度尼西亚群体聚为一枝,中国台湾群体单独为一枝,且台湾群体与其他群体之间的遗传距离最大,长江中下游地区个体大多数没能依地区聚类。4、进化时间分析得出日本血吸虫进化历史及途径与东南亚及东亚地区人类农业文明爆发时间相一致,路径为长江中下游经由中国南部再进入东南亚地区印度尼西亚至菲律宾。 从和中国大陆6个地区、台湾以及菲律宾的73条成虫的弹性蛋白酶基因的遗传进化分析发现其结果与全线粒体基因组评估的结果基本一致。分析发现,1、长江中下游地区(安徽铜陵和湖南岳阳)群体内遗传差异最大,而菲律宾和湖北沙市的群体内无遗传差异；2、仅湖南岳阳日本血吸虫群体的Tajima's D0,其他群体均为负值；3、安徽铜陵群体dN/dS1,台湾群体dN/dS1,其他群体dS=0,但非同义突变数明显高于同义突变数；4、群体分化和系统进化分析均显示台湾群体与其他群体之间遗传距离最远。 该研究为探索日本血吸虫与宿主共进化提供了又一例证,从人类病原体的角度进一步了解人类文明的历史。填补了日本血吸虫进化史研究上关于迁移及群体扩张的空白。
【关键词】：日本血吸虫 群体遗传 线粒体基因组 弹性蛋白酶 遗传多样性
【学位授予单位】：复旦大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R383.24
【目录】：

• 目录3-6
• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 第1章 研究背景10-23
• 1.1 血吸虫及血吸虫病概况10-13
• 1.1.1 血吸虫分类及分布10
• 1.1.2 血吸虫病的流行情况10-11
• 1.1.3 日本血吸虫形态及生活史11-13
• 1.2 群体遗传学及其研究方法13-18
• 1.2.1 群体和群体遗传学13
• 1.2.2 日本血吸虫群体遗传学研究常用分子标记种类13-17
• 1.2.3 群体遗传常用分析软件及方法17-18
• 1.3 日本血吸虫群体遗传学及线粒体基因组研究18-21
• 1.3.1 日本血吸虫群体遗传学18-19
• 1.3.2 扁形动物线粒体基因组及日本血吸虫线粒体19-20
• 1.3.3 群体水平上日本血吸虫线粒体基因组研究20-21
• 1.4 血吸虫弹性蛋白酶基因及其研究进展21-22
• 1.4.1 血吸虫中弹性蛋白酶及其作用21
• 1.4.2 弹性蛋白酶不同虫期表达差异研究21-22
• 1.5 研究意义22-23
• 第2章 不同地区日本血吸虫线粒体基因组群体遗传分析23-46
• 2.1 实验材料与主要设备23-26
• 2.1.1 主要试剂和仪器23-24
• 2.1.2 日本血吸虫成虫材料24-26
• 2.2 分子实验方法26-33
• 2.2.1 日本血吸虫DNA提取26-27
• 2.2.2 线粒体基因组扩增策略及引物设计27-28
• 2.2.3 线粒体基因组扩增PCR28-29
• 2.2.4 分子克隆29-33
• 2.3 琼脂糖凝胶电泳检测33
• 2.4 测序33
• 2.5 数据分析33-35
• 2.5.1 序列拼接和比对33
• 2.5.2 群体遗传多样性及群体分化分析33
• 2.5.3 中性选择分析33-34
• 2.5.4 系统进化分析34-35
• 2.5.5 最早共同祖先时间计算及进化史分析35
• 2.6 结果35-44
• 2.6.1 PCR产物电泳35-36
• 2.6.2 测序结果检测36
• 2.6.3 数据分析结果36-44
• 2.7 讨论及小结44-46
• 2.7.1 讨论44-45
• 2.7.2 小结45-46
• 第3章 不同地区日本血吸虫弹性蛋白酶基因群体遗传分析46-54
• 3.1 实验材料与主要设备46
• 3.2 分子实验方法46-47
• 3.2.1 参考序列下载和引物设计46-47
• 3.2.2 基因组DNA提取和目的片段PCR扩增47
• 3.3 数据分析47-48
• 3.4 实验结果48-52
• 3.4.1 PCR反应产物电泳结果48
• 3.4.2 日本血吸虫不同群体弹性蛋白酶基因遗传多样性及中性选择分析48-51
• 3.4.3 弹性蛋白酶群体分化分析51
• 3.4.4 系统进化分析51-52
• 3.5 讨论及小结52-54
• 第4章 总结与展望54-56
• 4.1 总结54
• 4.2 本研究主要创新及成就54-55
• 4.3 后续工作及展望55-56
• 参考文献56-60
• 致谢60-61

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