呼伦贝尔草原布氏田鼠中Taenia hulunbuirensis n. sp.的发现及其线粒体基因组、系统发育与进化起源证据

《International Journal for Parasitology: Parasites and Wildlife》：A new species of Taenia from Brandt’s vole in the Hulunbuir grassland of China: mitogenomic characterization, phylogenetic position and evolutionary origin

　　

研究人员在中国呼伦贝尔草原布氏田鼠（Lasiopodomys brandtii）中发现Taenia hulunbuirensis n. sp.；线粒体基因组（mitochondrial genome）特征、系统发育（phylogeny）位置与进化起源分析支持该新种。线粒体基因树和核基因树均鉴定T. tianguangfui为其姐妹种（sister species）。其起源可能反映地理隔离（geographic isolation）与Lasiopodomys早期分化（early differentiation）。

研究背景与问题：带绦虫科（Taeniidae，寄生于脊椎动物的绦虫类群）成员具有重要医学、兽医和野生动物意义，其生活史通常涉及食肉动物终宿主（definitive host，成虫寄生的宿主）和哺乳动物中间宿主（intermediate host，幼虫寄生的宿主）。分子系统学研究已修订该科属级界限，并显示线粒体和核标记对解析形态相似绦虫关系具有价值。野生啮齿动物是揭示隐藏绦虫多样性的重要对象；青藏高原（Qinghai–Tibet Plateau，QTP）调查已发现T. caixuepengi和T. tianguangfui，并表明完整线粒体基因组可用于系统发育定位和分子鉴定。但更北、更东且啮齿动物丰富的草原寄生虫区系采样不足。呼伦贝尔草原位于中亚草原东部，与QTP高寒生境生物地理不同；布氏田鼠Lasiopodomys brandtii Radde, 1861是当地典型群居啮齿动物。呼伦贝尔布氏田鼠曾报道Echinococcus multilocularis，蒙古记录其形态学上为T. polyacantha和现归Versteria mustelae的中间宿主；当地还有Vulpes corsac Linnaeus, 1768。绦虫形态可同塑并受宿主影响，隐存种可能被形态鉴定忽略；核rRNA标记较保守，而线粒体基因组有效群体较小、谱系分选较快，对近期分化更敏感。因此，新谱系识别需结合形态、核与线粒体系统发育以及多个线粒体数据集的遗传分化。该研究采集呼伦贝尔布氏田鼠绦虫囊尾蚴（cysticercus，绦虫幼虫阶段），测序完整线粒体基因组和18S rRNA基因，利用系统发育和遗传距离分析支持其为新种，命名为Taenia hulunbuirensis n. sp.，并估计分歧时间以解释进化起源。该研究扩展了东中亚洲草原感染啮齿动物的Taenia多样性，识别布氏田鼠为先前未认识传播循环的中间宿主，并提供线粒体和核参考序列。

关键技术方法：样本来自2021年4月中国内蒙古呼伦贝尔新巴尔虎右旗（48°29′28″N，117°08′43″E；571 m）124只死亡布氏田鼠；解剖腹腔和肠道检查寄生虫，记录感染率与平均强度，进行囊尾蚴形态和钩测量。代表标本保存于75 %乙醇和?80 °C，提取DNA；先扩增cox1并BLAST比对，以T. tianguangfui线粒体基因组为参考设计重叠引物扩增完整线粒体基因组，扩增18S rRNA，双向Sanger测序。用GeSeq注释，tRNAscan-SE和ARAGORN验证tRNA；比较基因顺序和RSCU。系统发育采用最大似然（maximum likelihood，ML）分析12个蛋白编码基因（protein-coding genes，PCGs）、18S rRNA及cox1+nad1，IQ-TREE 2结合ModelFinder和1,000次超快自举。计算成对p距离（pairwise p-distance，序列间差异比例）。分歧时间用BEAST 2（Bayesian Evolutionary Analysis by Sampling Trees 2，贝叶斯分歧时间分析软件），以T. saginata与T. asiatica约1.14 Mya、Schistosoma japonicum与S. mansoni约56.1 Mya校准，运行10,000,000状态，弃前10 % burn-in，报告最高后验密度（highest posterior density，HPD）区间。

研究结果：
1. 囊尾蚴的发生与形态：通过解剖124只布氏田鼠，发现2只感染，感染率1.61 %，平均强度6.5条/感染宿主；两只分别回收6和7个囊尾蚴，位于腹腔。幼虫大小分别为3–7 mm×2 mm和9–15 mm×2 mm，提示不同发育阶段；头节内陷，吻突钩总数64±3.5（62–68；n=3），大钩239±5.3 μm（230–245；n=8），小钩142±3.2 μm（138–148；n=8）。与已发表数据比较，新种钩长大于T. tianguangfui和T. polyacantha；与T. talicei钩长范围重叠，但新种钩数62–68高于T. talicei囊尾蚴的45–53。
2. 分类学摘要：模式中间宿主为布氏田鼠Lasiopodomys brandtii Radde, 1861；模式产地为中国内蒙古呼伦贝尔新巴尔虎右旗（48°29′28″N，117°08′43″E；571 m）；感染部位为腹腔；凭证材料为HLBE-Tae-01，保存于75 %乙醇和?80 °C；种名hulunbuirensis指呼伦贝尔；GenBank登录号为完整线粒体基因组PZ723370和部分18S rRNA基因PZ747767。
3. 线粒体基因组组织：通过测序和注释获得环状完整线粒体基因组13,582 bp，含12个PCGs、22个tRNA基因和2个rRNA基因，符合带绦虫科典型组成；碱基A=27.45 %、T=46.59 %、G=18.36 %、C=7.61 %，AT含量74.04 %，AT偏斜?0.2586，GC偏斜0.4141；PCG顺序为cox3-cytb-nad4L-nad4-atp6-nad2-nad1-nad3-cox1-cox2-nad6-nad5，符合Taeniidae典型线粒体基因排列；该基因组比T. tianguangfui参考基因组长60 bp；相对同义密码子使用度（relative synonymous codon usage，RSCU）显示偏T密码子。
4. 线粒体与核系统发育位置：通过12-PCG最大似然树，新种位于Taenia内，并与T. tianguangfui互为姐妹种；核18S rRNA树同样支持二者最近；扩大分类单元抽样的cox1+nad1树再次支持二者为姐妹种，并与T. polyacantha和T. talicei形成包含四物种的支系；线粒体与核分析一致支持稳定姐妹关系。
5. 遗传分化：通过三个线粒体数据集的成对p距离分析，新种与T. tianguangfui的cox1 p距离为5.34 %、nad1为6.40 %、12-PCG为6.49 %；12-PCG距离大于已认可姐妹种T. saginata与T. asiatica的5.40 %，而与其它所选带绦虫距离更大；cox1+nad1分析中四相关种间p距离为6.95 %–12.96 %，新种与T. tianguangfui、T. polyacantha和T. talicei分别为6.95 %、10.95 %和12.84 %，支持二者为不同且近缘的种。
6. 分歧时间：通过12-PCG贝叶斯分析，新种与T. tianguangfui最近共同祖先为1.575 Mya（中位数1.573 Mya；95 % HPD 1.312–1.823 Mya）；cox1+nad1分析给出中位年龄1.503 Mya（95 % HPD 0.970–2.175 Mya），与12-PCG估计大致一致；该寄生虫分歧与Lasiopodomys起源约1.79 Mya（95 % HPD 1.52–2.09 Ma）广泛重叠；T. polyacantha从该对分离估计为3.617 Mya（95 % HPD 2.447–4.949 Mya），T. talicei从其余三种分离估计为5.184 Mya（95 % HPD 3.576–7.029 Mya）。

讨论部分总结：该研究对新种的识别不依赖单一距离阈值，而基于形态、系统发育和遗传距离的一致证据；大、小钩长度大于T. polyacantha和T. tianguangfui，T. talicei钩长虽相近但钩数较少；线粒体12-PCG和核18S rRNA均一致恢复新种与T. tianguangfui为姐妹种，且cox1、nad1和12-PCG均显示显著遗传分化；6.49 %的12-PCG分化大于T. saginata与T. asiatica的5.40 %，但5.40 %不应解释为固定种间阈值。两只感染田鼠幼虫体型不同，提示不同发育阶段，成虫形态仍未知；腹腔囊尾蚴表明布氏田鼠为自然中间宿主，并提示该新种可能在呼伦贝尔草原局部食物网传播循环中维持，食肉动物可能为终宿主但尚待确认。新种与T. tianguangfui存在明显地理和宿主分离：后者描述自QTP的Neodon fuscus，新种见于内蒙古高原呼伦贝尔的L. brandtii；在“out of QTP”假说下，与啮齿动物关联且可利用较广中间宿主的祖先Taenia谱系可能经啮齿动物—食肉动物食物网向北或东北扩散；QTP隆升造成地形屏障及高寒草甸与北部草原生态差异，更新世冷却、干旱化和冰期—间冰期循环可能进一步改变生境连通性并减少QTP与蒙古高原间寄生虫群体基因流，局部丰富啮齿动物关联可强化谱系分离；新种并非直接由现存T. tianguangfui演化而来，而是二者为共同祖先的后代姐妹种。T. talicei约5.18 Ma的分离处于晚新近纪，白令陆桥可能为欧亚—北美扩散通道，一种可能情景是祖先寄生虫经北部哺乳动物食物网跨白令陆桥扩散至北美，随后在美洲动物交流中南传并建立与南美宿主关联，但该估计并未确定迁移事件或方向。寄生虫分歧约1.575 Mya与Lasiopodomys起源约1.79 Mya重叠，提示祖先Lasiopodomys早期辐射和地理扩张为感染啮齿动物的Taenia谱系创造宿主转换或宿主关联隔离机会；但现代布氏田鼠与L. mandarinus约0.76 Mya的分歧晚于寄生虫分歧，不支持严格协同成种，更简约解释是寄生虫谱系在祖先Lasiopodomys或其他当代田鼠群落早期多样化时分隔，后保留于或转换至L. brandtii。宿主转换解释与近缘带绦虫生物学一致：T. crassiceps–T. martis组合中多种可利用多个啮齿动物中间宿主，部分还可感染人或其他灵长类；T. tianguangfui也可能不限于N. fuscus；共同祖先可能感染更广啮齿宿主，后因地理隔离形成不同宿主关联，仍需更广调查。新种与T. tianguangfui线粒体基因顺序保守，符合近期分歧，不与其为独立种冲突；带绦虫信息分化多在核苷酸水平，p距离结果是主要线粒体分离证据。局限包括成虫性状不可用、终宿主和完整生活史未知、生物地理模型基于分歧时间与当前宿主关联和地理分布，需更广寄生虫采样、群体遗传标记及 intervening regions 更密分类单元抽样检验。

研究结论（译）：综上，形态观察、线粒体与核系统发育一致以及cox1、nad1和12个PCGs的p距离共同支持呼伦贝尔草原布氏田鼠中的Taenia hulunbuirensis n. sp.。其与QTP物种T. tianguangfui约1.57 Mya的分歧与早更新世高原和草原寄生虫群体间地理隔离一致；与Lasiopodomys约1.79 Mya起源的时间重叠进一步提示早期田鼠多样化促进宿主转换或宿主关联隔离；但现代布氏田鼠较晚起源反对宿主与寄生虫严格协同成种。除物种描述外，该发现扩展了东中亚洲草原感染啮齿动物的Taenia已知多样性，识别布氏田鼠为先前未认识传播循环中的中间宿主，并为未来野生动物监测、终宿主鉴定和生活史研究提供线粒体和核参考序列。