骆驼虱(Hippobosca camelina)全基因组测序及化学感应基因注释:揭示专性外寄生虫的宿主适应机制

【字体: 时间:2025年07月17日 来源:BMC Genomics 3.5

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  本研究针对骆驼专性吸血寄生虫骆驼虱(Hippobosca camelina)基因组信息缺失的问题,通过纳米孔测序技术完成雌雄个体基因组组装(雌性135.6 Mb/雄性133.5 Mb),注释发现44个化学感应基因(包括4个CSPs、18个IRs、7个GRs、5个ORs、9个OBPs和1个SNMP)。研究揭示了宿主特异性与化学感应系统简化的关联,为开发基于嗅觉的寄生虫防控策略提供分子靶点。

  

在骆驼养殖区,一种名为骆驼虱(Hippobosca camelina)的专性吸血寄生虫正造成严重危害。这种外形独特的双翅目昆虫不仅通过叮咬导致宿主贫血、皮肤病变,还可能传播"骆驼安娜普拉斯体"(Candidatus Anaplasma camelii)等病原体。令人惊讶的是,这种寄生虫虽然飞行能力退化,却能精准定位宿主,其背后的分子机制长期未被破解。更棘手的是,现有防控手段效果有限,部分原因是学界对其化感系统的认知空白——这个领域的研究长期受限于基因组数据的缺失。

为解开这一谜团,国际昆虫生理生态中心(ICIPE, Kenya)的研究团队在《BMC Genomics》发表了突破性研究。他们采用纳米孔测序技术,首次完成骆驼虱雌雄个体全基因组测序(雌性135.6 Mb/N50 1.2 Mb;雄性133.5 Mb/N50 419.6 kb),并通过比较基因组学鉴定出44个关键化学感应基因。研究发现,相比近缘物种(如舌蝇Glossina morsitans),骆驼虱的化学感应基因家族显著缩减,这种"感官简化"现象与其专性寄生生活方式和狭窄宿主范围(主要为骆驼)表现出高度相关性。

研究团队主要采用三大关键技术:1)纳米孔长读长测序结合Illumina短读长校正的混合组装策略;2)基于Diptera_odb10数据库的BUSCO评估(雌性95.38%/雄性94.70%完整性);3)多物种同源比对(包括果蝇Drosophila melanogaster和5种舌蝇)的化学感应基因注释流程。样本来自肯尼亚Marsabit地区的自然感染骆驼。

基因组特征揭示进化适应
组装结果显示骆驼虱基因组显著小于近缘物种(舌蝇366 Mb/羊虱188 Mb),重复序列仅15-17%,远低于舌蝇的34.95%。这种紧凑基因组可能与Y染色体组装困难(雄性N50较低)和专性寄生导致的基因丢失有关。值得注意的是,GC含量稳定在33.5%,与舌蝇保持高度一致。

化学感应系统"精简版"
扫描电镜显示骆驼虱触角结构退化(图4B),与其少量化学感应基因相匹配:仅发现5个ORs(舌蝇46个)、9个OBPs(舌蝇32个)和7个GRs。系统发育分析显示HcamOR4a/b与舌蝇GmmOR31聚枝(图9),而HcamOBP1因半胱氨酸数量差异被归类为"Minus-C OBP"亚型(图10)。这种感官系统的"瘦身"可能反映其对固定宿主的依赖。

性别差异与功能保守
雌雄个体基因比较发现化学感应基因高度保守(>99%相似度),但雄性特有HcamGR2和雌性特有HcamOBP9可能参与性别特异性行为。特别的是,SNMPs仅存1个拷贝(多数双翅目有2个),这与羊虱(Melophagus ovinus)的完全缺失形成有趣对比。

这项研究不仅填补了骆驼虱基因组空白,更揭示出化学感应系统简化与宿主专一性的内在联系。发现的44个化学感应基因为开发信息素诱捕器等精准防控工具提供靶点,而小型化基因组模型为研究寄生适应提供新视角。未来研究可聚焦HcamCSP4(与宿主识别相关)和HcamIR8(酸味感知)的功能验证,这些基因可能成为阻断寄生虫-宿主互作的关键"分子开关"。

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