粉尘螨种群遗传结构与分化机制研究

Dust mites have been considered as the major allergen of allergic diseases. To control the breeding of dust mite may reduce the attack of allergic diseases. In order to effectively reduce the density of dust mites and may help in allergic diseases’ diagnosis and treatment. In this study, we focused on the scientific issue on population genetic of Dermatophagoides farina，microsatellite-enriched libraries of D. farina were constructed by magnetic beads, and identified several mitochondrial genes as potential markers for population genetics studies, analyzed the genetic structure of the D. farina populations using the mitochondrial cob gene and ribosomal internal transcribed spacer (ITS) as molecular marker, to evaluate the genetic diversity, genetic differentiation, genetic variation and gene flow, to investigate what had influenced D. farina population genetic structure in different geographical population and habitats. This may be useful to comprehend the ecological adaptability of dust mites at the molecular level, plan appropriate strategies for the control of the breeding of dust mites, and provide the basis for effective quality standard of mite allergen injection products.

尘螨是人类生活环境中诱发螨性过敏性疾病发作的重要过敏原，有效控制尘螨密度是降低螨性过敏性疾病的重要措施。针对尘螨的有效防控及螨性过敏性疾病诊断与治疗等方面存在的问题。本项目在前期研究基础上，紧紧围绕粉尘螨种群遗传与进化这一关键科学问题，采用磁珠富集法构建粉尘螨微卫星文库，并以多态性微卫星位点、线粒体cob基因和核DNA ITS区作为分子标记，研究粉尘螨的种群遗传结构和种群历史动态，评估其遗传多样性，阐明基因流的范围和方式，估算种内遗传分化程度，探讨地理隔离、生境片段化、环境因子和种群扩散对种群遗传结构的影响，旨在揭示地理隔离和生境片段化下粉尘螨种群遗传变异、遗传分化与生态适应的分子机制，为准确把握其发生规律并制定有效的防控策略提供重要的科学依据。本项目的成功实施将在理论上深化对尘螨种群遗传结构的认识，在实践上指导尘螨的有效防控，为尘螨疫苗的研制及工业化生产提供有效的原材料质量控制奠定基础。

粉尘螨是重要的吸入性过敏原，对其种群遗传多样性、遗传结构及遗传分化机制进行深入研究，是制定粉尘螨综合防制策略的关键。本研究筛选得到12个具有良好多态性且稳定扩增的粉尘螨微卫星位点，通过12对微卫星标记以及联合线粒体cox1和cob基因对我国不同地理区域和芜湖地区不同生境的粉尘螨种群的遗传多样性和遗传结构进行研究，并探讨其种群遗传分化机制。遗传多样性结果表明，粉尘螨种群间均具有较高水平的遗传多样性，为粉尘螨广泛的生态适应能力提供了分子遗传学上的证据。遗传结构分析表明，粉尘螨种群存在不同程度的遗传分化，但遗传距离与地理距离无相关性。其中，基于微卫星标记的UPGMA树、主成分分析和贝叶斯聚类分析表明12个粉尘螨地理种群聚为3个分支；采自面粉厂地脚粉的粉尘螨种群明显独立为1个分支。基于线粒体cox1和cob基因的单倍型网状进化分析将粉尘螨地理种群分为2个分支。基于微卫星标记的分子方差分析表明，粉尘螨种群的遗传变异主要来源于种群内，且种群间均存在不同程度的基因流，可借助于粮食贸易等人类活动而产生。粉螨线粒体基因组分析表明，粉螨科螨类线粒体基因组具有统一的基因排列，支持粉螨科螨类线粒体基因组不存在tRNA丢失。粉螨科线粒体基因组比较基因组学分析表明，13个蛋白质基因中进化速率较快的atp8可作为粉螨科螨类鉴定的潜在分子标记，进化速率较慢的cox1和cox3可作为粉螨科系统发育分析的潜在分子标记。此外，本研究基于核糖体ITS序列，建立常见储藏物粉螨的快速鉴定方法，可作为粉螨形态学鉴定的有力补充。本项目明确了我国不同地理区域和芜湖地区不同生境的粉尘螨种群间和种群内的遗传多样性、基因流强度和遗传分化程度，阐明了地理隔离、生境片段化、种群扩散和人类活动对粉尘螨种群遗传结构的影响，揭示了粉尘螨种群遗传分化机制。研究结果共发表论文26篇，对房舍和储藏物螨类的种群遗传学研究具有重要的理论和应用价值。