长角血蜱两个生殖种群内共生菌的比较研究

Ticks are specialized ectoparasite transmitting a great variety of infectious pathogens and causing serious damage to human health, domestic animals and wildlife. Researches on ticks have important scientific significance. Endosymbionts play important roles in tick development, reproduction and other life activities, and have become one of the international focus research realms. Based on our earlier deeply research on Haemaphysalis longicornis Neumann, a comprehensive analysis will be conducted on its two reproductive populations (bisexual population and parthenogenetic population) including the diversity of endosymbionts, histological specialization, morphological characteristics, histological spatial distribution and population dynamics etc. With the comparision of endosymbionts of these two different tick population, the key endosymbionts are identified and their functions in this tick species will be illustrated. Many modern biological technologies and methods, such as molecular biology, cytogenetics, immunology, proteomics and transmission electron microscope (TEM) will be used in these researches. The above results will be of great important scientific significance and application value for elucidating the endosymbionts diversity, distribution and dynamics, the roles in tick reproduction and development as well as the effective tick control.

蜱类（ticks）是专性吸血的外寄生动物，传播多种病原体而导致疾病，对人类健康、畜牧业和野生动物造成极大危害，对其研究具有重要的科学意义。内共生菌（endosymbionts）在蜱类发育和生殖等生命活动中发挥着重要作用，是目前国际上研究的热点领域。本项目以长角血蜱Haemaphysalis longicornis两个生殖种群（两性生殖种群、孤雌生殖种群）为对象，运用分子生物学、细胞遗传学、免疫学、蛋白质组学和透射电镜（TEM）等现代生物学技术，在课题组前期对长角血蜱深入研究基础上，对其两个生殖种群内共生菌的多样性、组织特异性、形态特征、组织内空间分布和数量动态等进行综合分析，在比较两个不同生殖种群内共生菌基础上，确定长角血蜱的主要内共生菌并阐明其功能。上述研究结果对于揭示长角血蜱内共生菌多样性、内共生菌分布和数量动态、在蜱类生殖和发育中的作用以及开展蜱类有效防治具有重要的科学意义和应用价值

本研究以长角血蜱Haemaphysalis longicornis为对象，采用高通量测序、细菌16S rRNA基因克隆文库构建、RFLP和诊断PCR等方法，在分析其微生物群落基础上，对内共生菌的种类、垂直传递、组织分布、数量动态和生物学功能进行了系统研究。主要结果如下：（1）长角血蜱体内微生物多样性丰富，包括放线菌门、拟杆菌门、蓝菌门、硬壁菌门和变形菌门。在属级分类阶元上，含10个属，分别为考克斯氏体属、葡萄球菌属、芽孢杆菌属、微杆菌属、单胞菌属、鞘氨醇单胞球菌属、短波单胞菌属、甲基杆菌属、不动杆菌属和迪茨氏菌属。长角血蜱两性生殖种群和孤雌生殖种群中微生物组成及丰度非常相近，且均含高丰度的Coxiella属细菌。（2）在长角血蜱发现三种内共生菌共存，分别命名为CLS-Hl、RLS-Hl和ALS-Hl。CLS-Hl为专性共生菌，在实验种群中能稳定遗传。（3）从幼蜱、若蜱到成蜱，CLS-Hl数量呈增加趋势。从卵到幼蜱，CLS-Hl数量明显下降，表明CLS-Hl在垂直传递中存在“瓶颈效应”。幼蜱和若蜱吸血和蜕皮过程中，CLS-Hl数量无明显变化，与宿主饱血和孵化无显著相关。（4）CLS-Hl、RLS-Hl和ALS-Hl在雄蜱无组织特异性，精巢、附腺、唾液腺、中肠均有分布。ALS-Hl和RLS-Hl在雌蜱无组织特异性，但CLS-Hl特异性感染雌蜱卵巢和马氏管。饥饿雌蜱CLS-Hl数量增加，与雌蜱吸血活动密切相关；吸血后卵巢中CLS-Hl的量迅速增加且出现峰值，与卵巢快速发育呈明显正相关。CLS-Hl在长角血蜱两个生殖种群中具有相同的基因序列和变化规律。（5）用抗生素（四环素)处理吸血3天的雌蜱，卵巢和马氏管中CLS-Hl含量显著降低，雌蜱饱食体重、产卵期、孵化率、存活率和生殖效率指数有显著影响，表明CLS-Hl调节蜱的生殖和发育。上述研究结果揭示了长角血蜱内共生菌的种类、分布、动态和生物学功能等，对于阐明在长期演化过程中共生菌与蜱的生态关系具有重要的科学意义，并为寻找蜱类防治的新途径提供了依据。