人型、猪型和杂交型蛔虫的寄生差异和种群遗传学研究

The proposed project is a reasoned extending of our previous research to address the questions of host affiliation and basic biological characters of Ascaris linked to genetically different categories, i.e., pure-bred human, pure-bred pig and hybridized Ascaris identified by multiple microsatellite loci. The main content of this subject includes several aspects as follows: a) an experimental study of pig infection with eggs from pure-bred human， pure-bred pig and hybridized Asaris to explore the host affiliation and basic biological characters such as worm size, weight and sex ratio etc. b) a patriarchal genetic analysis of the F1 offspring of hybridized female Ascaris. c) phylogenomics based on mitochondrial genome in Ascaris. d)genetic structure of pure-bred human, pure-bred pig and hybridized Ascaris population. The proposed research will have important implications to understand the new phenomenon that pig-derived Ascaris becomes an important source of human ascariasis and to the necessary change in development and implementation of any control program for public health, it could also be beneficial to the understanding of co-evolution of host and parasite, the introgression of host affiliation-related genes or drug-resistant related-genes between different parasite population or strains.

本项目结合前期研究工作成果及引发的问题，对我们近期基于微卫星标记发现的人型蛔虫、猪型蛔虫以及杂交型蛔虫做进一步的研究。内容包括：1.人型蛔虫、猪型蛔虫以及杂交型蛔虫宿主特异性差异及其基本生物学特性的研究（实验动物感染）；2.杂交型雌性蛔虫子代父系遗传分析；3.蛔虫线粒体系统发育基因组学研究；4.中国大陆人型、猪型和杂交型蛔虫种群遗传结构分析。该研究不仅加深认识猪源性蛔虫作为人群蛔虫感染重要来源这一流行病学新动向、调整以往人蛔虫防控对策以维护人民健康有重要意义，而且对于了解寄生虫和宿主的遗传进化、寄生虫不同品系或种群之间基因渗入、宿主寄生特异性和抗药性相关的基因渗入都有重要意义。

人蛔虫和猪蛔虫形态上难于区分，且屡有交叉感染的报道，其分类学地位长期以来存有争议，而两者分类地位的不确定直接关系到蛔虫感染的控制。一般认为，人源性蛔虫和猪源性蛔虫是两个遗传学上基本独立的种群。但人源性蛔虫和猪源性蛔虫之间又存在相同的基因型提示两者存在交叉感染甚至杂交个体的可能性。运用微卫星标记和核基因序列证实交叉感染在人和猪这两种宿主都可见到，猪源性蛔虫对人的感染，已成为人群蛔虫感染的重要来源，且在两种宿主均查见杂交型蛔虫。. 本研究内容包括：人型蛔虫、猪型蛔虫以及杂交型蛔虫宿主特异性差异及其基本生物学特性的研究；杂交型雌性蛔虫子代父系遗传分析；蛔虫线粒体系统发育基因组学研究；中国大陆人型、猪型和杂交型蛔虫种群遗传结构分析等。. 在小鼠肺部可检测到大量的人型蛔虫幼虫和少量的杂交型蛔虫幼虫，而未检测到猪型蛔虫幼虫。猪型蛔虫和杂交型蛔虫可在猪体内发育，而人型蛔虫不适宜在猪体内发育。使用微卫星分子标记对4个家系的杂交型蛔虫的交配方式进行研究，两种父系分析方法均表明这些家系的子代有多个父本，且各个父本对子代的贡献率不同。该研究能够提供更多的资料以丰富蛔虫一雌多雄现象的证据，且具有生殖学和流行病学意义，丰富了寄生虫种群生理生殖方面的知识。线粒体基因组数据表明人蛔虫是猪蛔虫的祖先，猪蛔虫的产生是因不同地区发生的宿主转移（由人到猪，再由猪到猪）。中国六省人、猪蛔虫（n=258）共12个种群均具有较高的等位基因丰富度和遗传多样性。个种群都显示纯合子(Ho<He, Fis>0) 过量。遗传分化指数(Fst=0.0593)表明有一个较高水平的蛔虫种群的基因流动。分子方差的层次分析显示出显著的高水平种群内部的变异。此外，种群结构分析表明，蛔虫种群分为3个主要遗传簇，解释为猪型蛔虫、人型蛔虫和两者的杂交种。该研究提供了中国人和猪蛔虫遗传多样性和种群结构的新信息，可用于规划蛔虫控制策略，也有益于理解宿主渗入。