黑热病传播媒介白蛉属的分子系统发育关系重建和DNA条形码研究

Sanflies of Genus Phlebotomus is an important class of blood-sucking insect vector. The taxonomic system and fauna of sandflies in China, predecessors have done a lot of work. But taxonomic status on some sandfly species is still disputable and interspecific relationship is not clear based on morphological characters. The primary kala-azar's vectors in China are Phlebotomus chinensis, P. longiductus, P. wuii and P. alexandri, which is difficult to identify at actual work. Confusion or mistakes can hardly be avoided due to the individual morphological variation, adding the difficulty of vector control. Therefore, phylogeny reconstruction of Phlebotomus sandflies, rapid and exact identification of vectors is necessary. In this project, the phylogenomics method will be used, and genome of P. chinensis and P. longiductus will be a sequence and analyzed. The evolutionary molecular markers group, immune and behavior-related genes will be screened and chosen. Phylogenetic relationship of Phlebotomus sandflies will be reconstructed and the interspecific evolutionary process will be explained by multiple molecular markers. The polymorphism and the adaptive evolution model of immun and behavior-genes will be detected, and the co-evolution of pathogen-vector relationship will be explained. The DNA barcoding for identification vectors is of practical application value, which will be established. The completion of the project will enrich the molecular database of species in China, and to provide the theoretical basis for epidemiology research quality and control strategy of the sandfly-borne diseases.

白蛉是一类重要吸血媒介昆虫。我国白蛉的分类系统和区系分布，前人已做了大量工作。但基于形态特征的部分种类分类地位存在疑问，种间的亲缘关系也未完全明晰；黑热病的主要媒介（中华白蛉、长管白蛉、吴氏白蛉和亚历山大白蛉）在实际工作中鉴别存在困难，混淆或误定在所难免，给媒介防控增加难度。故重建白蛉种间的系统发育关系，建立准确的媒介鉴别方法非常必要。本研究拟以系统发育基因组学的原理的方法，测定和比较中华白蛉和长管白蛉的基因组序列，筛选适当的进化分子标志群，以及与免疫和生态习性相关的基因；结合多个分子标志，重建我国白蛉属的系统发育关系，阐明白蛉种间的亲缘关系和进化历程；检测免疫和生态相关基因的多态性和适应性进化模式，解释病原体-媒介的共进化关系；基于DNA条形码建立传病蛉种的分子鉴别方法，具有现实的应用价值。本项目的完成将丰富我国的物种分子数据库，并为蛉媒病流行病学的研究质量与防控策略的制定提供理论基础。

白蛉是一类重要吸血媒介昆虫，基于形态特征的部分种类分类地位存在疑问，生态习性和传病特点也未完全明晰，给媒介防控增加难度。本项目通过研究获得以下主要研究结果：1）在我国四川、河南、山西、新疆和海南等地采集白蛉2万余只，发现了四川、河南和山西的白蛉种群密度比预计的大，白蛉在西沙群岛多个岛屿有分布，为当地的新纪录。2）形态鉴别的白蛉种类，包括：中华白蛉、施氏白蛉、贝氏司蛉、应氏司蛉、歌乐山司蛉、鳞喙司蛉和鳞胸司蛉共2属7种。并获得对应蛉种的mtDNA-COI和Cytb序列，以及rDNA-18S序列。综合分析显示，3种分子特征均可作为DNA条形码鉴别上述白蛉种类。3）我国四川与河南和山西的中华白蛉的生态习性存在一定差异。血源动物包括：猪、兔、鸡、狗、牛和人等，四川的白蛉主要吸血对象是猪，而河南和山西是鸡，三地均检测到人，其中人的比例分别为4.54%（四川）、41.67%（河南）、41.00%（山西阳泉）和75.92%（山西武乡）。沃尔巴克氏体感染率为50.80%（阳泉）和73.10%（武乡）；利什曼原虫在山西阳泉的阳性率为1.85%（2只），武乡均为阴性。4）分离和鉴定了我国河南和四川现场采集中华白蛉的共生菌，阐明了两地中华白蛉的共生菌群结构，首次发现，中华白蛉存在胞内共生菌：双立克次氏体属，立克次氏体属和螺原体属。不同地区白蛉共生菌种类也有所不同，河南的样本比四川的复杂程度高。5）高通量测序获得中华白蛉的转录组序列，共133,835,342条原始reads，组装获得32,628条unigene，筛选获得4374个具有显著性表达差异的基因，中华白蛉的头部和胸腹部的差异表达基因与其功能关系密切，不同性别间的差别基因也是与其摄食和生殖功能相关。6）对中华白蛉基因组进行了第2次高通量测序，但拼接结果不理想，单个个体测序正在进行中。本项目基于DNA条形码建立了常见蛉种的分子鉴别方法，具有现实的应用价值；转录组与基因组的数据丰富了我国的物种分子数据库，并为蛉媒病流行病学的研究质量与防控策略的制定提供理论基础。