疟疾媒介按蚊Anopheles albimanus染色体水平基因组组装：地理差异株的进化与防控新视角

本研究通过PacBio长读长与Illumina短读长测序技术，对源自萨尔瓦多和哥伦比亚的两种疟疾媒介按蚊Anopheles albimanus地理株（Stecla和Cartagena）进行高质量基因组杂交组装，获得N50达88 Mbp的染色体级别参考基因组，揭示98.12%的基因组保守性与关键转座元件差异。该成果为疟疾媒介比较基因组学、杀虫剂抗性机制及种群控制策略提供重要资源。

　　

疟疾作为全球重大公共卫生问题，其传播效率高度依赖按蚊媒介的生物学特性。Anopheles albimanus作为美洲地区主要疟疾传播媒介，其种群表现出显著的生态表型异质性，包括幼虫形态变异、宿主偏好差异及杀虫剂抗性分化。然而，现有基因组资源局限于单一实验室株（Stecla），且早期基于Illumina短读长的组装（如AalbS2）存在高度碎片化问题，难以解析地理种群间的遗传差异。这种数据缺口严重制约了针对该媒介的精准防控策略开发，例如杀虫剂靶点筛选或种群特异性基因流分析。

为突破这一瓶颈，美国疾病控制与预防中心（CDC）联合利物浦约翰摩尔大学等机构的研究团队，首次采用PacBio长读长与Illumina短读长杂交测序策略，对源自萨尔瓦多（Stecla株）和哥伦比亚（Cartagena株）的两大地理差异株进行染色体水平基因组组装。研究通过MaSuRCA混合组装算法整合测序数据，结合BUSCO评估（完整度>97%）、RNA-Seq辅助注释及转座元件（TE）分析，系统比较了株系间基因组结构差异。成果发表于《Scientific Reports》，为疟疾媒介进化研究与防控工具开发奠定基础。

关键技术方法包括：1）PacBio RSII平台生成20-kb长读长（50×覆盖度）与Illumina HiSeq 2500双端短读长（300×覆盖度）；2）MaSuRCA混合组装结合POLCA纠错；3）基于AalbS3参考基因组的染色体支架构建；4）Braker2整合RNA-Seq与同源蛋白数据的基因预测；5）RepeatModeler转座元件注释；6）SNP/Indel变异检测与功能预测（SnpEff）。

基因组组装质量显著提升
杂交组装使Stecla和Cartagena株分别获得109和149条支架，N50达88 Mbp，较旧版AalbS2（N50=37.9 Mbp）提升132%。组装完整性验证显示：1）BUSCO评估中995个（98.2%）保守基因被完整检出；2）Illumina重比对率>92%；3）RNA-Seq映射率（98.44%）显著高于旧版（71.26%）。值得注意的是，新组装每100 kbp仅含76-130个缺口（Ns），远低于AalbS2的5,679个，证实长读长数据有效填补复杂重复区域。

地理株间高度保守的基因组结构
全基因组比对揭示两株系共享98.12%序列一致性，且共线性分析（MCscan）未检测到大规模染色体重排。仅0.05%（Stecla）和0.1%（Cartagena）的支架为株系特异性，其中Cartagena株13个特有基因涉及代谢通路调控，可能反映哥伦比亚种群对局部生态压力的适应。线粒体基因组比较显示15,448 bp（Stecla）与14,023 bp（Cartagena）的相似度达99.96%，且均编码13个保守蛋白（如COX1-3、ND1-6），进一步支持两株系属同一物种。

转座元件捕获能力突破
长读长数据使TE检出量较短读长组装（AalbS2）提升2倍，占基因组2.8-3.2%。DNA转座子（如TcMariner）占比最高（51/115家族），其次为未分类元件（35家族）和LINEs（20家族）。K2P分歧度分析表明近期活跃的TE插入（<10%分歧）在短读长数据中易被低估，这一发现为理解基因组可塑性（如杀虫剂抗性相关扩增）提供新视角。

讨论与意义
该研究首次实现An. albimanus地理差异株的高精度基因组比较，揭示尽管表型异质性显著，两株系仍保持高度基因组保守性。其意义体现在：1）为美洲疟疾媒介的种群遗传学（如抗性基因扩散）建立黄金标准参考；2）鉴定Cartagena株特有基因可能成为区域性防控靶点；3）长读长TE分析框架为其他病媒基因组研究提供范式。未来需扩大样本量验证特有变异的功能意义，并探索转座元件驱动表型可塑性的分子机制。