Hox基因家族进化图谱与单殖吸虫高级阶元系统演化
批准号:
32100361
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
袁凯
依托单位:
学科分类:
动物系统与分类
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
袁凯
中文摘要
单殖吸虫为一类主要寄生于水生脊椎动物体外的蠕虫,是扁形动物由自由生活向内寄生生活演化的中间过渡类群。单殖吸虫高级阶元系统演化研究对理解寄生方式的起源与进化具重要价值。目前,单殖吸虫在新皮类动物中的位置,以及多钩亚纲内各目间的系统关系尚有较大争议。我们前期的转录组数据证实单殖吸虫为非单系群。本项目将完成单殖吸虫8个目13个代表种的转录组测序,并结合RACE、PCR等技术系统性解析Hox基因在单殖吸虫代表属种中的种类组成、基因数量、序列结构,揭示Hox基因在单殖吸虫中的分化模式,并综合谱系基因组学和Hox基因分子系统学构建单殖吸虫目阶系统演化关系,进一步探讨单殖吸虫在新皮类动物中的分类地位。研究结果将为单殖吸虫高级阶元系统演化提供全新的研究例证,对理解Hox基因家族在扁形动物中的起源与演化具参考价值,同时为后续Hox基因在单殖吸虫形态多样性构建和寄生适应性中的功能机制研究奠定基础。
英文摘要
Monogeneans, ecto-parasitic worms on aquatic vertebrates, is an evolutionary intermediate group of flatworms that evolved from free-living to endo-parasitism. Assessing phylogenetic relationship among higher taxa in class Monogenea is vital to our understanding of the origin and evolution of parasitism. However, the taxonomy position of Monogenea in the Neodermata (a group of Monogenea, Cestoda and Trematoda), as well as the interrelationships among orders of subclass Polyonchoinea, has long been controversial. Our earlier transcriptome data confirmed that Monogenea is a non-monophyletic group. In this project, we will firstly complete the transcriptome sequencing of 13 representative species in 8 orders of Monogenea, then analyze the gene composition, gene number and sequence structure of the Hox gene family in the representative monogeneans through combining bioinformatics and RACE, PCR methods, and finally construct the phylogenetic relationship at the class-level or order-level based on phylogenomics and Hox gene molecular phylogeny. The results of this study will provide a strong new evidence on the higher taxa phylogeny and reveal the evolutionary map of the Hox gene in Monogenea,which is benefit for us to the follow-up studies on the molecular mechanism of Hox gene in morphological construction during the parasitic adaptation process.
单殖吸虫由多钩亚纲(Polyonchoinea)、寡钩亚纲(Oligonchoinea)和多盘亚纲(Polystomatoinea)组成。目前,普遍认为单殖吸虫是由单后盘类Monopisthocotylea(多钩亚纲)和多后盘类Polyopisthocotylea(寡钩亚纲+多盘亚纲)组成的并系群,但对二者在新皮类中的分类地位存在较大争议。受限于分子标记,单殖吸虫在高级阶元上的系统演化关系存在诸多不确定性。本项目采获了21科34属38种单殖吸虫;测获了62种虫的核糖体序列,其中39种为核糖体全序列;测获并注释了梅氏新本尼登虫、鳐蒂氏虫、斑腿泛树蛙多盘虫、大睾伪魣铗虫、海防嗜笛鲷虫、鲂拟双身虫6种7例单殖吸虫的转录组,以及梅氏新本尼登虫的基因组。获得的分子数据改善了单殖吸虫组学数据缺乏现状,填补了物种分子标记空白。.基于不同的数据集在科、目、纲不同层级上构建了单殖吸虫高级阶元的系统演化关系。利用核糖体大亚基C1-D2区序列构建了双身虫科6属40种、钩铗虫科10属20种、鳞盘虫科24属56种、锚首虫科12属43种、指环虫亚目5科24属、四钩虫亚目6科11属的分子系统树;联合核糖体大亚基和小亚基全序列分析了钩铗虫目5亚目16科30属虫种的系统演化关系;基于转录组、基因组的直系同源基因数据集构建了含盖单殖吸虫3亚纲5目6亚目在内的扁形动物纲级阶元系统演化关系。研究结果首次基于谱系基因组学论证了单殖吸虫的并系起源,确证了新皮类完整的谱系关系为(单后盘类 (绦虫(多后盘类 + 吸虫))),为单殖吸虫纲级阶元系统演化提供了全新的研究例证。首次利用核糖体大亚基和小亚基全序列的联合序列大尺度构建了钩铗虫目的系统树,澄清了各亚目间的系统关系,明确了相关科的分类地位,为核糖体全序列在单殖吸虫分子系统学中的应用提供了研究范例。所构建的系统树对单殖吸虫分类系统的构建具有参考意义。.寄生于不同宿主上的2例梅氏新本尼登虫的比较转录组和单殖吸虫纲不同物种的比较基因组分析揭示了肽酶和肽酶抑制剂可能在单殖吸虫宿主适应性上发挥功能,这为我们提供了从食性适应的角度去研究单殖吸虫的宿主特异性及与宿主协同演化机制的可能性。基因家族分析初步揭示了Hox基因和Tubulin基因家族在单殖吸虫中的种类组成和演化模式,对科学使用此类分子标记具有指导意义。
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