深度测序揭示蓖子硬蜱与内共生体互作机制及立克次体潜在父系传播新发现

这篇研究通过深度测序技术（ONT+Illumina）对16只蓖子硬蜱（Ixodes ricinus）个体进行全基因组分析，成功重构了线粒体内共生菌（Midichloria mitochondrii）和斑点热群立克次体（Rickettsia helvetica）的完整基因组，揭示了M. mitochondrii的母系垂直传播模式及R. helvetica通过精子储存器（receptaculum seminis）的潜在父系传播途径。研究结合基因组规模代谢模型（GEMs）和共进化分析，阐明了共生体与宿主的代谢依赖关系，为蜱媒疾病防控提供了新靶点。

　　

深度测序技术揭示蜱虫与共生体的互作奥秘

摘要
本研究采用第二代（Illumina）和第三代（Oxford Nanopore）测序技术，对16只荷兰沿海沙丘和森林地区采集的雌性蓖子硬蜱（Ixodes ricinus）进行个体化深度测序，成功解析了其内共生体Midichloria mitochondrii和Rickettsia helvetica的完整基因组。通过结合共进化分析、代谢建模和免疫荧光定位，研究揭示了M. mitochondrii与宿主线粒体的强共进化关系，以及R. helvetica在蜱生殖系统中的独特分布模式，提出了其可能通过精子储存器实现父系传播的假说。

材料与方法
蜱标本采集自荷兰两种典型生境（沙丘和森林），通过高通量测序和杂交组装策略获得共生体基因组。利用Kraken2-Bracken流程进行物种分类，CarveMe构建基因组规模代谢模型（GEMs），eMPRess软件分析共进化关系。免疫荧光技术定位R. helvetica在蜱器官中的分布。

结果

1. 基因组特征：

   • M. mitochondrii：从11只蜱中重构出1.19-1.27 Mb的高质量基因组，携带完整的生物素和叶酸合成通路基因，与宿主线粒体基因组呈现显著共进化（P=0.0099），支持母系垂直传播。
   • R. helvetica：8个基因组（1.37 Mb）显示高度保守性（ANI>99.9%），但rickA毒力基因存在5-13次33 nt重复序列的拷贝数变异，可能影响其致病性。

2. 传播模式：

   • 免疫荧光证实R. helvetica定位于雌蜱的输卵管和精子储存器，提示其可能通过交配实现父系传播，打破了传统认为的单纯母系传播模式。

3. 代谢互作：

   • GEMs分析显示M. mitochondrii依赖宿主提供甘油-3-磷酸（G3P）和泛酸（维生素B₅
     ），而R. helvetica需外源赖氨酸，反映了二者与宿主的代谢互补。

讨论
研究首次提出R. helvetica的父系传播假说，其rickA基因的重复序列变异或解释其在人类中偶发的致病性差异。M. mitochondrii的稳定垂直传播模式与其线粒体定位的生态位相符。代谢模型揭示了共生体通过提供B族维生素（如叶酸）反哺宿主的潜在机制。

意义
该研究为蜱媒共生体的传播动力学和宿主适应机制提供了全新视角，R. helvetica的传播途径发现可能改写其流行病学模型，而代谢依赖关系的解析为开发靶向控制策略（如干扰共生体营养供给）奠定了理论基础。