解析泰勒虫线粒体基因组结构及系统发育地位：对顶复门寄生虫研究的新突破

《Scientific Reports》：Insights into the mitochondrial genome structure and phylogenetic placement of Theileria velifera in comparison to other apicomplexan parasites

为解决泰勒虫（Theileria）属物种鉴定困难、线粒体基因组数据匮乏等问题，研究人员开展了泰勒虫线粒体基因组结构及系统发育地位的研究。结果发现泰勒虫线粒体基因组结构特点，明确其与其他顶复门寄生虫的亲缘关系，为泰勒虫鉴定及流行病学研究提供依据。

　　在广袤的自然界中，蜱虫作为传播媒介，悄悄将泰勒虫（Theileria）带入了牛、羊、马等反刍动物的体内，引发了严重的泰勒虫病（theileriosis）。泰勒虫病的临床症状多样，患病动物会出现食欲不振、发热、黄疸、贫血、血红蛋白尿以及淋巴结肿大等症状，严重时甚至会导致动物死亡。在撒哈拉以南的非洲地区，每年至少有 10 万头牛因泰勒虫病丧生，欧洲南部、非洲和南亚等地也因该病遭受了数亿美元的经济损失。而且，随着全球环境和气候变化，蜱虫的适宜栖息地不断扩大，动物感染风险持续增加，再加上药物治疗无法彻底清除动物体内的病原体，泰勒虫病对畜牧业的可持续发展构成了巨大威胁。

在这样严峻的形势下，准确鉴定泰勒虫属物种成为了防控泰勒虫病的关键。然而，传统的鉴定方法主要依赖形态特征、载体分析、致病性研究、宿主特异性数据和流行病学信息等，这些方法受主观因素影响较大，在区分形态相似的物种或同一物种的不同发育阶段时存在局限性。线粒体基因组作为一种可靠的分子标记，因其进化速率快、可靠性高，在系统发育研究中发挥着重要作用。但目前泰勒虫线粒体基因组的数据十分有限，严重阻碍了泰勒虫的分类、鉴定、系统发育研究以及泰勒虫病的防控。

为了填补这一知识空白，中国疾病预防控制中心寄生虫病预防控制所、大理大学、云南省地方病防治所等机构的研究人员共同开展了一项关于泰勒虫线粒体基因组的研究。他们对泰勒虫（Theileria velifera）的线粒体基因组进行了首次测序和分析，并与其他顶复门寄生虫（Apicomplexan parasites）的线粒体基因组进行比较，相关研究成果发表在《Scientific Reports》上。

研究人员为开展此项研究，主要运用了以下关键技术方法：首先，在云南腾冲采集牛的血液样本，经筛选获得 2 份泰勒虫阳性样本。然后，利用 TIANGEN 试剂盒提取样本 DNA，构建 Illumina 配对末端文库，在 Illumina Novoseq 6000 平台上进行线粒体基因组测序。之后，对测序数据进行过滤、组装和注释，并通过多种软件和数据库进行数据分析，同时利用 MEGA 11.0 软件构建系统发育树。

研究结果如下：

1. 泰勒虫线粒体基因组的一般特征：泰勒虫线粒体基因组为线性单体分子，长度为 6,125 bp，包含 3 个蛋白质编码基因（PCGs）：cox1、cob 和 cox3，5 个大亚基（LSU）rRNA 基因片段，以及两端的末端反向重复序列（TIR），且未发现 tRNA 基因。其碱基组成中 A 占 33.49%，T 占 35.46%，C 占 15.36%，G 占 15.69%，AT 含量为 68.95%，GC 含量为 31.05% 。
2. 蛋白质编码基因和 rRNA：3 个 PCGs 总长度为 3,237 bp，占基因组全长的 52.85%，共编码 1,076 个密码子（不包括终止密码子）。亮氨酸（Leu）的利用率最高，精氨酸（Arg）和半胱氨酸（Cys）的利用率最低。计算 RSCU 值发现，偏好使用的密码子第三位多为 A 或 U。线粒体基因组还包含 5 个 LSU rRNA 片段，与其他顶复门寄生虫相比，缺少 LSU2 片段。
3. 与其他顶复门寄生虫线粒体基因组的比较：多数顶复门寄生虫线粒体 DNA 为线性，泰勒虫和大多数同类寄生虫线粒体基因组长度约为 6,000 bp，但泰勒虫（Theileria equi）、巴贝斯虫（Babesia rodhaini）和微小巴贝斯虫（Babesia microti）的线粒体基因组较长。多数寄生虫有 1 个 cox3 基因，泰勒虫（Theileria equi）有 2 个。所有研究的寄生虫均无线粒体 tRNA 基因。泰勒虫和多数顶复门寄生虫的 A + T 含量较高，约 70%，但微小巴贝斯虫（Babesia microti）等部分寄生虫的 A + T 含量较低，约 64%。不同寄生虫的寄生宿主存在差异。此外，研究还比较了起始密码子和终止密码子、基因分布和转录方向等，发现了诸多异同点。
4. 系统发育分析：基于 cox1 和 cob 基因计算遗传距离，结果显示泰勒虫与泰勒虫属其他物种的遗传距离为 0.276 - 0.356，与巴贝斯虫属物种的遗传距离为 0.318 - 0.465 等，其中与 T. taurotragi 的遗传距离最近，与 T. gondii 的遗传距离最远。构建的系统发育树表明，泰勒虫先与 T. annulata、T. lestoquardi、T. taurotragi 和 T. parva 聚类，再与其他泰勒虫物种聚类，这表明它与前几种泰勒虫的关系更为密切。

研究结论和讨论部分指出，该研究首次报道了泰勒虫的线粒体基因组，通过与其他顶复门寄生虫的比较分析，揭示了它们在结构和系统发育上的相似性。这为泰勒虫的准确鉴定提供了有力的分子证据，为后续基因组研究奠定了理论基础，也为泰勒虫病的流行病学调查提供了分子依据。同时，研究结果有助于深入理解顶复门寄生虫的系统发育关系，为进一步研究它们的进化机制和遗传多样性提供了重要参考，对推动顶复门寄生虫的研究和防控具有重要意义。