基于线粒体基因组的鱼类寄生扁形动物系统发育研究

Fish parasites in Platyhelminthes, such as monogeneans, trematodes and cestodes usually induce parasitic diseases and cause massive mortality of farmed fish. Owing to the simplex morphological characteristics of the parasitic flatworms, there are some troubles in species identification. It is well known that morphological characteristics of tissues, function of organs, dietary and life cycles have been changed to adapt to the parasitic life-style in Monogenea, Trematoda and Cestoda. But phylogenetics among the three classes and systematics of the parasitic Platyhelminthes among the orders and families remain controversial. The present project will sequence the complete mitochondrial genomes of the representative parasitic flatworms with important evolutionary position in Monogenea, Trematoda and Cestoda. Mitogenome gene arrangement and phylogenetic analysis are also performed to determine the phylogenetic relationships of the Monopisthocotylea, Polyopisthocotylea, Aspidogastrea, Digenea, Cestodaria and Eucestoda. The results will contribute to understand the evolution processed of dietary and life cycles of the parasitic flatworms to adapt to the parasitism. In addition, the unsolved systematics of the parasitic Platyhelminthes among orders and families will also be figured out.

鱼类的扁形动物寄生虫，如单殖吸虫、复殖吸虫和绦虫，常常引起鱼类发生疾病，导致养殖鱼类大量死亡。由于这些寄生扁形动物形态特征比较简单，给寄生虫种类的鉴定带来较大的困难。而且寄生扁形动物为适应寄生生活，单殖吸虫、吸虫和绦虫的组织形态、器官功能、食性和生活史都发生了改变，而这些类群间的系统进化以及各类群在目、科分类阶元上系统分类都还存在争议。本项目将选择单殖吸虫纲、吸虫纲和绦虫目纲中具有进化代表性的寄生扁形动物，测定线粒体基因组，分析基因排列，构建系统发育关系，弄清单殖吸虫（单后盘亚纲和多后盘亚纲）、吸虫（盾腹吸虫亚纲和复殖吸虫亚纲）和绦虫（单节亚纲和真绦虫亚纲）之间的系统进化关系，阐明寄生扁形动物在适应寄生生活过程中食性和生活史等的变化历程；同时，厘清单殖吸虫、吸虫和绦虫在目、科分类阶元上存在争议的系统分类问题。

鱼类寄生扁形动物为适应寄生生活，单殖吸虫、吸虫和绦虫的组织形态、器官功能、食性和生活史都发生了改变，而这些类群间的系统进化以及各类群在目、科分类阶元上系统分类都还存在争议。本项目选择单殖吸虫纲、吸虫纲和绦虫目纲中具有进化代表性的寄生扁形动物，一共完成了24种寄生扁形动物（包括涡虫1种，单殖吸虫15种，盾腹吸虫2种，绦虫6种）样品的线粒体基因组测序与分析。研发了1个系统发育分析平台；测序并分析了体内寄生的马氏肠环虫和体外寄生的河鲈锚首虫的线粒体基因组，通过对蛋白基因的功能预测分析发现核苷酸组成变化是寄生生活的反应；通过比较100多个线粒体基因组，找到了27种基因排列，发现复殖吸虫和绦虫的排列比较保守，而单殖吸虫的具有较高的多样性，其中有些物种发生大量重排，提出了基因重排可能是单殖吸虫物种形成的重要方式之一；还利用线粒体基因组构建系统发育树，厘清单殖吸虫、吸虫和绦虫在目、科分类阶元上存在争议的系统分类问题：发现四钩虫目是单系类群；指环虫亚科、锚首虫亚科、锚盘虫亚科为并系类群，都属于指环虫科；恒河绦虫与Testudotaenia隶属于不同的亚科。最后，利用测定的多个关键物种的线粒体基因组，重建了扁形动物门的系统发育关系，捋清了各亚纲间的系统进化关系，首先是自由生活的涡虫，然后是寄生的寡钩单殖吸虫、多钩单殖吸虫，盾腹吸虫、复殖吸虫，最后是不分节绦虫和分节绦虫，阐述了寄生扁形动物从自由生活到寄生生活，从体外寄生到体内寄生，从简单生活史到复杂生活史的进化历程。