牛隐孢子虫的种内遗传多样性及地理隔离性研究

Cryptosporidium is an important zoonotic pathogen. Of ~30 Cryptosporidium species, C. bovis is one of the most common species in cattle and widespread in the world, thus has presented significant harm to the cattle industry. However, due to the lack of C. bovis-specific subtyping tool, little is known about the origin and spread of this species. In this project, we plan to sequence the complete genomes of two C. bovis isolates with different geographic origins. Genome data generated from this are compared with the annotated genome of C. parvum for the identification of polymorphic genetic marks, which will be used to develop multilocus sequence typing tools. Finally, the genetic diversity and geographic segregation within C. bovis will be characterized by multilocus subtyping C. bovis isolates from different countries and regions. The above studies will not only develop a subtyping tool that is useful for linkage tracking of C. bovis, but also shed light on how C. bovis spreads throughout the world, and thus could provide scientific basis for the formulation of control strategies against cryptosporidiosis in cattle.

隐孢子虫（Cryptosporidium）是一种重要的人兽共患寄生虫病原，该病原属内的牛隐孢子虫是最常见的感染牛的虫种之一，并且在世界各地广泛分布，已经对养牛业造成了严重危害。但目前对牛隐孢子虫在世界范围内的扩散和传播规律还不清楚，这主要是由于缺乏该虫种的亚型区分工具。为此，本项目拟开展如下研究：1）对两个来源于不同国家的牛隐孢子虫虫株进行全基因组测序，获得其基因组序列信息；2）通过与微小隐孢子虫进行比较基因组学分析，筛选牛隐孢子虫基因组中具有序列多态性的基因位点，建立可用于亚型区分的多位点序列分型工具；3）采用建立的亚型区分工具分析不同地理来源的牛隐孢子虫虫株，鉴定该虫种的种内遗传多样性和地理隔离性特征。通过以上研究，将建立可用于牛隐孢子虫感染/污染源追踪的亚型区分工具，同时有望阐明该虫种在世界范围内的扩散和传播规律，从而为牛隐孢子虫病防控措施的制定提供依据。

隐孢子虫是一种重要的人兽共患寄生虫病原，其属内包含40多个虫种，其中牛隐孢子虫是最常见的感染牛的虫种之一，并且在世界各地广泛分布，对养牛业造成了严重危害。然而，由于牛隐孢子虫亚型区分工具的缺乏，我们对该虫种的种内遗传多样性，以及是否具有地理隔离性尚不清楚，也因此无法阐明其感染来源及传播规律。为解决以上问题，本项目首先对中国源和美国源的牛隐孢子虫虫株进行了全基因组测序，获得了两者覆盖度>98%的全基因组序列，并通过比较基因组分析，初步解析该虫株的基因组特征。进一步从测得的基因组中筛选出了5个具有序列多态性，且扩增效率良好的位点，建立了牛隐孢子虫的多位点序列分型工具。采用该工具，对本项目中收集的来源于5个国家(包括我国在内)的409份牛隐孢子虫阳性样本进行了分型，最终获得了其中282个样本的完整多位点序列数据，鉴定出92个多位点序列类型，这表明牛隐孢子虫种内具有高度的遗传多样性。进一步，基于所得的多位点序列类型数据，通过Neighbor-joining聚类分析，可将分型成功的样本分为10个群组，其中澳大利亚和埃及的样本分属于Group 6和Group 7，而美国和加拿大的样本与部分中国源的样本聚类到Group 2和 Group 9中，但美国和加拿大的样本与同组的中国源样本并不完全相同，这可能是由于中国的荷斯坦奶牛中大部分是引进美国和加拿大的荷斯坦公牛杂交而培育的，所以中国奶牛源的牛隐孢子虫与美国和加拿大奶牛源的牛隐孢子虫在遗传上较为相似。同时，我们还发现，在中国源的样本中，来自上海奶牛的牛隐孢子虫样本主要聚集在Group 1中，而且来自其他省份的样本则分别聚在不同组中。基于群体遗传学分析软件Structure，对牛隐孢子虫种内进行群体遗传结分析，绘制出的亚型群体结构图也进一步支持了以上结论。由此说明，牛隐孢子虫群体内存在一定的地理隔离现象。以上发现为后续牛隐孢子虫的传播来源追踪及防控策略制定提供了指导。