鸡柔嫩艾美耳球虫单卵囊染色体水平基因组组装：开启球虫研究新篇章

为解决艾美耳球虫（Eimeria）基因组研究难题，研究人员对柔嫩艾美耳球虫单卵囊基因组测序，获高质量基因组，意义重大。

　　艾美耳球虫是一类对养殖业危害极大的专性寄生原虫。目前已发现超过 1500 种艾美耳球虫，几乎每种都只感染特定宿主。它们引发的球虫病给家禽、家畜养殖带来严重经济损失，例如在养鸡业中，七种全球公认的艾美耳球虫会感染鸡肠道不同部位，造成不同程度病变。然而，尽管球虫病的危害早已被认识，但对艾美耳球虫的生物学特性、遗传多样性等方面的了解仍存在诸多空白。

进行高质量基因组测序是深入研究艾美耳球虫的有力手段，但艾美耳球虫基因组研究进展缓慢。其原因主要包括：基因组中 45 - 50% 是高度重复序列，增加了基因组组装难度；缺乏可持续的体外培养方法，难以获得大量单种卵囊；常出现混合感染且宿主特异性严格，动物模型构建困难；卵囊壁易附着杂质，导致 DNA 污染，影响基因组组装。

为突破这些难题，河南农业大学、西北农林科技大学等机构的研究人员开展了相关研究。他们利用单卵囊全基因组扩增结合长读长测序技术，成功获得了柔嫩艾美耳球虫（E. tenella）染色体水平的基因组。该研究成果发表在《BMC Genomics》上，为艾美耳球虫的研究开辟了新道路。

在研究方法上，研究人员选用中国农业大学国家动物寄生原虫重点实验室捐赠的柔嫩艾美耳球虫 Houghton（H）株。首先进行单卵囊分离，在显微镜下用微操纵器挑选出单个卵囊并释放出里面的四个子孢子。接着，使用多重置换扩增（MDA）方法进行单卵囊全基因组扩增（WGA），纯化扩增产物后，构建基因组文库并利用 PacBio Revio 和 PromethION 测序平台进行长读长测序，同时使用 MGISEQ - 2000 平台进行短读长测序。最后，对测序数据进行组装、注释和分析。

研究结果如下：

• 基因组组装与注释：最终组装的基因组总长度为 52.13 Mb，包含 15 个染色体支架和 1 个线粒体支架。基因组的总支架 N50 为 3.92 Mb，GC 含量为 51.61%，BUSCO 完整性评分达 92.00%，表明组装质量高。共预测出 7,296 个蛋白质编码基因，其中 5,484 个基因得到注释，并对这些基因进行了功能注释，有助于了解其在宿主感染和寄生虫生命周期中的作用。
• 重复序列分析：约 46.94% 的基因组序列被注释为重复序列，高于先前报道。转座子元件（TEs）约占基因组的 33.92%，其中未分类的 DNA 转座子是主要的 TEs 类型。与其他艾美耳球虫相比，不同物种的重复序列特征存在差异，如 Gypsy 反转录转座子在 E. praecox 基因组扩张中起重要作用。
• 系统分类学分析：通过计算 13 种艾美耳球虫的全基因组平均核苷酸同一性（ANI），发现 ANI 在不同物种间存在明显间断，可用于艾美耳球虫的物种鉴定和分类。例如，E. tenella 和 E. necatrix 的 ANI 值为 91.08%，表明它们亲缘关系较近。
• 基因家族与进化分析：对多个艾美耳球虫物种进行基因家族分析，发现不同物种基因家族存在扩张和收缩现象。E. tenella 的基因家族扩张相对较少，主要涉及转录、翻译等多个生物学过程。通过 Ka/Ks 分析，发现一些基因受到选择压力，如 NUF2、AP2 和 Myb 等基因。
• AP2 和 Myb 基因家族研究：在七种感染鸡的艾美耳球虫中鉴定出 284 个 AP2 和 60 个 Myb 蛋白序列。AP2 基因家族在 E. tenella 的无性生殖阶段高表达，可能在调节其生长发育中起重要作用；Myb 基因家族在不同物种中分布多样，且在 E. tenella 不同生命阶段差异表达，可能参与调控早期发育和宿主感染过程。

研究结论和讨论部分指出，该研究成功开发了单卵囊全基因组三代测序平台，获得的柔嫩艾美耳球虫染色体水平基因组质量高、准确性好。通过比较基因组学和转录组分析，揭示了艾美耳球虫的基因组特征，确定了 AP2 和 Myb 基因家族在其生物学过程中的潜在作用，为后续深入研究艾美耳球虫的功能和致病机制奠定了基础。同时，研究中关于艾美耳球虫染色体数目、重复序列作用等发现，也为进一步研究该寄生虫的进化和分类提供了新的思路和方向。