东北地区蜱虫携带病毒的病毒组学分析

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蜱虫作为专性吸血的体外寄生虫,其可携带许多具有致病性的病原微生物,包括细菌、真菌、病毒等。蜱传病毒属于虫媒病毒,典型的蜱传病毒种类达160余种。近年来,多种新型蜱传病毒被报道,并发现这些病毒能导致人类的感染。因此,加大对蜱虫携带病毒的多样性本底调查,以及其影响因素的分析,对防控蜱传病毒性疾病具有重要意义。东北三省由于其特殊的地理坏境,是多种蜱虫的自然栖息地,同时也是森林脑炎、发热伴血小板减少综合征等蜱传病毒性疾病的重要疫源地。为了探究东北三省蜱虫携带病毒的本底情况、深度挖掘可引起人畜共患疾病的蜱传病毒、丰富该地区蜱虫携带病毒的本底数据,本研究于2021年夏季的5~6月份在东北三省15个采样点,其中包括辽宁省3个、吉林省7个、黑龙江省5个,进行蜱虫样品的采集,采集环境为森林草地,蜱虫的发育阶段包括幼蜱和成蜱,根据其形态和生境情况可判断它们均未吸食血液;同时为了剖析影响蜱虫携带病毒多样性的生态学因素,本研究将2016年5~6月份在湖北省3个采样点收集于寄生在绵羊体表的蜱虫作为比较组,分别利用多重置换扩增法(Multiple displacement amplification,MDA)和宏转录组法(Meta-transcriptome,MTT)对采集的蜱虫样品进行DNA病毒组和RNA病毒组研究,通过一系列生物信息学技术对蜱虫病毒组多样性及病毒序列的遗传特性进行解析。通过形态学和蜱虫线粒体基因测序鉴定,在东北三省采集到了3属6种蜱虫,包括嗜群血蜱(Haemaphysalis concinna),日本血蜱(Haemaphysalis japonicus),长角血蜱(Haemaphysalis longicornis),全沟硬蜱(Ixodes persulcatus),草原革蜱(Dermacentor nuttalli)和森林革蜱(Dermacentor silvarum),总数共 1391 只;在湖北省采集的蜱虫均为长角血蜱,共180只。本研究中蜱虫病毒组共建库37个,包括DNA病毒组20个,RNA病毒组17个。37个蜱虫病毒组中共获得71,577,962条reads注释为真核病毒。这些真核病毒分布于19个已知的病毒科和一些未划分到具体病毒科的病毒,其包括单链环状DNA(sscDNA)病毒,双链 RNA(dsRNA)病毒,ssRNA(-)病毒和 ssRNA(+)病毒。这些病毒的宿主包括节肢动物、脊椎动物、植物及真菌等。基于K-mer distance对DNA病毒组数据聚类发现,DNA病毒组不存在蜱虫种类特异性。对DNA病毒组中获得的完整蜱传单链环状DNA病毒序列进行系统进化分析发现,这些序列与从动物粪便、组织及环境样本中检测的病毒有关,表明这些蜱传单链环状DNA病毒的存在是由环境因素决定的,而不是蜱虫及宿主血液。在RNA病毒组中丰度较高的病毒科包括内罗病毒科(Nairoiridae)、白纤病毒科(Phenuiviridae)和弹状病毒科(Rhabdoviridae)。基于RNA病毒种的注释结果进行Alpha和Beta多样性分析,结果显示嗜群血蜱和全沟硬蜱具有较高的Alpha多样性,而全沟硬蜱和长角血蜱的RNA病毒群落与其他蜱虫存在一定的差异,即这两个蜱虫存在较高的Beta多样性,上述分析结果均不存在显著性差异。与东北三省游离蜱的病毒组注释结果相比,尽管比较组蜱虫为饱血蜱,但其RNA病毒种类较少并且丰度较低。本研究分析的内罗病毒(Narovirus)、白纤病毒(Phenuivirus)和正粘病毒(Orthomyxovirus)与已知的相关蜱传病毒表现出较广泛的氨基酸同源性:(1)从吉林省嗜群血蜱中扩增获得Songling virus strain HCYJ01,其L片段与黑龙江省的Songling virus strain YC585的氨基酸同源性达99.06%,属于同种病毒的不同变异株;(2)扩增获得的Nairo-like virus IPLJ01的L和S片段全长序列,其L片段与Nairo-like病毒群所有成员的氨基酸序列同源性介于58.6%~92.7%,其属于Nairo-like病毒群中一个变异株;(3)本研究扩增得到5条序列分别注释为正粘病毒的不同片段,其中4条近似全长,1条为部分序列,这些序列与已知正粘病毒的氨基酸同源性31.4%~84.2%,结合系统进化分析的结果表明,本研究获得的病毒序列属于正粘病毒科(Orthomyxoviridae),Quaranjavirus属中新的病毒种序列。通过以上研究展示了东北三省部分地区蜱虫携带病毒的组成和分布,分别解析了蜱传DNA病毒和RNA病毒的多样性情况。通过进化分析,揭示了部分蜱传病毒的遗传多样性和新型病毒的情况。该研究结果丰富了这些地区蜱虫携带病毒的本底数据,对预防和控制蜱传病毒的流行和传播具有重要的参考价值。
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