摘要背景:<br> 蜱是寄生于人和动物的专性吸血节肢动物,是目前世界上携带病原最多的媒介。草原革蜱是硬蜱科革蜱属的一种,携带多种可引起人畜共患病的病原体,例如饶氏立克次体可引起蜱传淋巴结病、蜱传脑炎病毒可引起蜱传脑炎,以及东方泰勒虫引起的牛东方泰勒虫病,对人的健康、畜牧业及地区经济造成严重危害。气候变化及城市化加大了蜱媒传染病的传播风险,蜱感染病原的能力与其基因组特别是免疫通路基因有着必然的联系。Toll、IMD、JAK-STAT及RNAi等免疫通路在多种节肢动物中均有报导,其可作为控制虫媒传播疾病的潜在靶点。因此,对草原革蜱的基因组及免疫通路、其现有及潜在分布进行研究,可为针对性防治草原革蜱提供参考,具有重要的公共卫生学及经济学意义。<br> 目的:<br> 获得草原革蜱的基因组信息;探索草原革蜱免疫通路的基因情况;描述草原革蜱的分布现况;预测草原革蜱的潜在分布;为草原革蜱及其相关病原体的针对性防治提供数据支撑。<br> 方法:<br> 首先,本研究应用三代测序技术获得草原革蜱的基因组信息,通过hifiasm和HiCanu组装草原革蜱基因组,采用BUSCO软件、GC-depth分析及二代数据回帖评估组装质量,应用RepeatMasker、RepeatProteinMask及RepeatModele软件进行重复序列预测、使用GETA软件进行基因结构预测,并结合KEGG、NR、Nt等库进行功能注释。随后,参考以往研究中蜱和果蝇的Toll、IMD、JAK-STAT及RNAi通路确认基因,于KEGG、VectorBase、FlyBase及uniprot网站中查询并下载果蝇、冈比亚按蚊、埃及伊蚊以及肩突硬蜱的免疫基因蛋白序列作为query,通过blastp、特定结构域筛选、mafft及IQ-tree构建进化关系等方式对草原革蜱的免疫通路进行逐个基因的确认,探究草原革蜱免疫通路基因情况。最后,从文献、参考书、相关网站和实地调查中收集草原革蜱的分布数据,描述其分布特征,采用ArcMap进行可视化,并应用Maxent模型和最大熵方法获得草原革蜱适宜生长的环境信息,预测草原革蜱的潜在栖息地。<br> 结果:<br> 1.本研究组装出较高质量的草原革蜱基因组,大小约为2.5Gb,Contig N50约5467.9kb,Contig数目为1,215条;组装基因组的完整度为92.7%、比对率为99.23%、覆盖率为99.88%。草原革蜱中长散布重复序列基因组占比最多(14.82%),其次是长末端重复序列(9.94%);草原革蜱中预测出了 27086个编码蛋白质的基因,能被注释到的基因数量为25805,占比95.27%。<br> 2.草原革蜱Toll通路的特点为上游基因、Pelle及Dif缺失,其他级联反应所需基因均被注释到;草原革蜱IMD免疫通路中,识别受体PGRPs被注释到,胞内基因中除IMD、FADD、Pirk、Dnr1、Ird5、Caudal 基因及下游的 PRGPS、Dpt、Pirk、CecA1 未注释到,其余级联反应所需基因均注释到;草原革蜱JAK-STAT免疫通路中除UPD基因及受体Dome1基因缺失外,其他基因均被注释到;草原革蜱RNAi通路中,所有基因均被注释到。<br> 3.草原革蜱目前主要分布在北半球北纬22.6°~53.18°之间的内陆地区,包括中国、蒙古以及俄罗斯。本研究共纳入576条草原革蜱分布的记录,中国有13个省份有草原革蜱分布的记录,一般在北方地区,大部分在大兴安岭和祁连山附近,其中内蒙古、新疆和青海的记录占总记录数的68%(343/501);蒙古有草原革蜱记录的省份主要为肯特省、色楞格省、东戈壁省和中央省;俄罗斯有草原革蜱记录的地区主要是戈尔诺-阿尔提斯克、伊尔库茨克和图瓦。草原革蜱主要分布在草本、耕地和灌木中。<br> 4.影响草原革蜱分布的最主要特征为温度和降水。草原革蜱的分布范围可能更广,包括其他13个尚未报道的国家或地区,其中朝鲜的分布概率超过0.8,吉尔吉斯斯坦、尼泊尔、不丹、巴基斯坦和印度的分布预测概率超过0.5。<br> 结论:<br> 1.本研究组装出较高质量的草原革蜱基因组信息,填补了草原革蜱基因组数据的空白,为后续的深入研究提供数据支撑。<br> 2.草原革蜱的免疫通路有其自己的特点。TOLL通路可能存在其他用于识别病原并激活该通路,以及活化TRAF的功能基因;IMD通路中IMD/FADD/DREDD三聚体的存在与否还需要继续深入研究;JAK-STAT免疫通路中可能存在其他不同于肩突硬蜱的用于识别的受体-配体基因;草原革蜱RNAi通路中Argo2基因数目较多提示其抗病毒能力较强。<br> 3.研究显示草原革蜱偏好草本、耕地和灌木环境。这一分布模式的揭示对于理解草原革蜱的生态习性及其在不同地理区域的分布具有重要意义,提示其对公共卫生和畜牧业构成潜在威胁,为采取进一步的调查及控制措施提供了基础信息。<br> 4.影响草原革蜱分布的最主要特征为温度和降水,在全球气候变化的大环境下,其对公共卫生和畜牧业构成潜在威胁。模型预测表明其实际分布范围可能更广泛,尤其是朝鲜等分布概率较高的地区。提示应重视对草原革蜱的监测和调查,同时在草原革蜱的监测和控制策略上需要有更广泛的地理视角,防止其可能带来的公共卫生及畜牧业和经济损失;同时也为未来的研究提供了新的方向,即探索和验证这些潜在分布区域中草原革蜱的存在。
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