人才強校 | 彩萬志教授課題組在昆蟲線粒體基因組裂化的進化研究中...

2021-01-09 中國農業大學新聞網

本網訊 近日，著名進化生物學期刊《Systematic Biology》（IF5year: 14.501）正式發表了我校植物保護學院昆蟲學系彩萬志教授課題組題為「Mitochondrial Genome Fragmentation Unites the Parasitic Lice of Eutherian Mammals」的研究論文（Syst. Biol. 68(3):430–440, 2019），昆蟲學系宋凡博士和李虎副教授為論文共同第一作者，陽光海岸大學Renfu Shao研究員為通訊作者，彩萬志教授參與指導和設計了該項研究。湖南農業大學劉國華教授、澳大利亞昆士蘭大學Peter James博士、加拿大農業和農業食品部Douglas D. Colwell博士等研究人員合作參與了該項工作。

線粒體是一種普遍存在於真核細胞內的半自主性細胞器，為細胞的活動提供能量，還參與細胞分化、細胞信息傳遞和細胞凋亡等過程，擁有自身的遺傳物質—線粒體基因組。其起源與進化一直是近年來生物學研究的熱點問題之一。大多數昆蟲的線粒體基因組為單個的環狀雙鏈DNA，但是在蝨目的象蝨、吸血蝨等少量類群中存在線粒體基因組裂化為多個小環染色體的現象（mitochondrial genome fragmentation），該類昆蟲也成為研究線粒體基因組裂化的進化機制問題的理想類群。

蝨目昆蟲是鳥類和哺乳動物體表的專性寄生蟲，以宿主的血液、毛髮、皮屑等為食，是重要的媒介昆蟲。根據口器和取食習性的不同，分為羽蝨（包括鈍角亞目Amblycera、絲角亞目Ischnocera、象蝨亞目Rhynchophthirina）和吸血蝨（吸蝨亞目Anoplura）。其中絲角亞目的種類最豐富，約佔該目物種多樣性的60%，包括寄生哺乳動物的獸羽蝨科Trichodectidae和寄生鳥類的長角羽蝨科Philopteridae。研究組利用高通量測序方法完成了8種寄生蝨線粒體基因組的測定，並首次在獸羽蝨科昆蟲中發現了線粒體基因組的裂化現象，完成測序的4種獸羽蝨線粒體基因組均裂化為12-13個小環染色體。該研究系統分析了已知的寄生蝨線粒體基因組的裂化特徵和宿主信息，發現線粒體基因組的裂化與宿主種類存在一定的相關性，寄生於真獸類哺乳動物的種類均發生了線粒體基因組的裂化，而鳥類寄生蝨的線粒體基因組仍保留了祖先的單環特徵，這些結果表明寄生於真獸類哺乳動物的獸羽蝨科、象蝨亞目以及吸蝨亞目可能起源於共同的祖先，而線粒體基因組裂化是該進化分支的重要共有衍徵。基於線粒體基因組的DNA序列重建的蝨目系統進化樹，進一步肯定了這一結果。該研究整合了線粒體基因組結構特徵、DNA序列以及宿主等多方面的證據，進一步證實了長期存在爭議的絲角亞目的單系性問題，同時發現了線粒體基因組的裂化可能與寄生蝨進化過程中的宿主選擇有關，為進一步研究線粒體基因組的裂化機制提供了新的思路。

該研究得到了彩萬志教授主持的國家自然科學基金重點國際合作項目（31420103902）的支持。


責任編輯：潘彩清

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