利用分子标记分析云南省黄胸鼠与印鼠客蚤的种群遗传特征

Yunnan is a high-incidence area of human plague, while the Rattus flavipectus plague focus brings critical public risks in this area. With mitochondrial DNA as the molecular markers, we analyze the population genetic characteristics of the main plague host (Rattus flavipectus) and the main vector (Xenopsylla cheopis), including 1) constructing and comparing the genetic structure of the two species, 2) comparing the distribution of genetic diversity of them, and 3) analyzing the effects of natural geographic barrier (rivers) and the river-crossing traffics on genetic structure as well as genetic diversity of the two species. Based on these analyses, we aim to provide important fundamental data and model indices for plague epidemiological studies in the province, and, also to provide valuable scientific basis for monitoring, prevention and control of plague in the province and surrounding areas.

云南省是我国人间鼠疫的高发地区，其中黄胸鼠鼠疫疫源地给这一地区带来重要危害。本项目以线粒体DNA为分子标记，分析疫源地中主要鼠疫宿主（黄胸鼠）和主要传播媒介（印鼠客蚤）的种群遗传特征，包括：1）构建和比较黄胸鼠与印鼠客蚤种群遗传结构；2）比较分析两种动物种群遗传多样性分布；3）分析天然地理屏障- - 河流以及跨河交通运输对两类动物遗传结构和遗传多样性的影响。通过这些分析，为云南省黄胸鼠疫源地的鼠疫流行病学研究提供重要的基础资料和模型参数，也为本省及周边地区的疫情监测、防控提供有价值的科学依据。

本研究按计划对黄胸鼠和其主要寄生印鼠客蚤进行比较分析研究。我们首先对云南省家鼠鼠动物和体表寄生蚤进行系统采样，分析寄生蚤的感染特征。选取黄胸鼠和印鼠客蚤有效样本，结合分子序列信息和地理信息数据，分析黄胸鼠和印鼠客蚤的遗传特征。本项目得到如下几个研究结果和结论：1）印鼠客蚤和缓慢细蚤是云南省主要蚤种，在接近半数地区印鼠客蚤指数>1，防疫形势非常严峻。云南省黄胸鼠和褐家鼠体表蚤区系组成具有一定的地带性，其中，南部地区为印鼠客蚤优势分布区，可视为媒介监测和防控的重点区域。2）我们以线粒体基因和核基因共同作为分子标记来验证云南省五条大江大河（怒江、澜沧江、李仙江、元江和南盘江）对黄胸鼠种群遗传格局的影响，结果显示，河流对黄胸鼠的遗传结构影响很小。换句话说，黄胸鼠的跨河迁移能力比我们想象的要大得多，因此，对于黄胸鼠鼠疫的防治不能以河流等地理屏障划分区块，而要考虑更大的地理尺度进行规划。3）我们分析了黄胸鼠遗传多样性和鼠疫自然流行历史之间的关系，结果显示，cytb基因的单倍型多样性与家鼠鼠疫流行之间有显著关联（F = 4.654; P = 0.040）。鼠疫自然流行区的黄胸鼠遗传多样性反而高于非流行区，可能的解释是，较大的有效种群大小一方面维持较高的遗传多样性，同时促进鼠疫的流行；而鼠疫的局部流行对种群整体的遗传多样性削弱效应较小。4）我们利用线粒体cox2基因作为分子标记，对印鼠客蚤进行遗传变异分析，结果显示，196条印鼠客蚤序列中仅检测到5个变异位点及6个单倍型。过低的遗传变异难以反映印鼠客蚤遗传分化规律，因此我们及时调整了针对印鼠客蚤的研究策略。5）我们利用Illumina高通量测序技术平台，对印鼠客蚤转录组进行测序分析，从50匹印鼠客蚤中得到总序列数为65,164,960条，组装得到长度>=300 bp的unigene序列45,254条，N50值为2,006 bp；有24,250条unigene序列得到注释，占总数的53.59%。本研究为印鼠客蚤的分子生物学的进一步研究提供了大量的序列信息。6）为了克服cox2变异数量较少的问题，我们开发和筛选了11对分辨率更高的印鼠客蚤微卫星引物。我们从5个种群同域分布的黄胸鼠和褐家鼠身上收集了印鼠客蚤样品，利用这11对引物进行遗传分析，结果显示印鼠客蚤在地区之间有少量但显著的遗传分化，而在宿主之间没有任何分化。