揭示日本血吸虫性别决定与分化的遗传学基础

血吸虫病是严重影响人类健康的重大寄生虫病，血吸虫在进化上所属的裂体科是扁形动物门中唯一一类雌雄异体的类群。而且，虽然血吸虫是ZW型性别决定，但其性染色体的分离和建立并没有赋予雌虫独立完成性发育和成熟的全部能力。在由童虫向成虫发育的过程中，血吸虫具有独特的雌雄虫合抱现象。雌虫只有在合抱雄虫的持续刺激下，生殖系统才能发育成熟，并源源不断的产卵。而虫卵是血吸虫的主要致病因素，也是血吸虫病传播的主要阶段。因此，血吸虫性别决定和分化是血吸虫发育成熟和致病的关键环节。但由于缺乏高质量的染色体级别的基因组数据，使得日本血吸虫ZW性染色体的分离和鉴定成为一大难题，因此其性染色体的演化以及性别决定与分化的遗传学基础尚不清楚。

近日，江苏省血防研究所与合作者在国际生物进化领域顶级期刊《Molecular Ecology Resources》上在线发表了题为“Chromosome-level genome assembly defines female-biased genes associated with sex determination and differentiation in the human blood fluke Schistosoma japonicum”的研究性论著。该论文通过组装高质量的染色体级别的日本血吸虫全基因组，鉴定了ZW性染色体，揭示了日本血吸虫性染色体的演化模式以及雌性性别决定与分化的相关基因。

该研究综合应用了Illumina二代测序数据、PacBio单分子长读段测序数据、10×Genomics读段数据和Hi-C测序数据，采用从头组装（de novo）策略，获得了染色体水平的日本血吸虫基因组。所获得基因组全长406.6Mb，包括了7条常染色体，一条Z染色体和一段W染色体片段。并比较了日本血吸虫和曼氏血吸虫性染色体“演化断层”，发现两者共享一个古老的重组抑制事件，另有三个重组抑制事件只发生在日本血吸虫中。在W序列上注释了35个W连锁基因，包括3个为转录因子和1个染色质调节蛋白，这些基因是血吸虫雌性性别决定候选基因。还在雌虫中鉴定到257个雌性高表达基因，有意思的是这些基因大都以基因簇的形式定位在常染色体或者Z染色体上，如与虫卵形成密切相关的4个卵壳蛋白基因以头尾相连的方式定位在2号染色体。另外，发现簇内基因共享的保守调控元件有利于产卵时卵壳蛋白协同高表达。

日本血吸虫染色体级别基因组的测序和组装策略

该研究不仅揭示了日本血吸虫性染色体的演化历史事件，而且新鉴定的性别连锁基因对未来通过抑制雌虫产卵以达到干预血吸虫病致病和传播的目的，都具有重要意义。江苏省血吸虫病防治研究所曹俊研究员、同济大学医学院张青锋教授、浙江大学周琪教授、澳大利亚昆士兰医学研究所Donald P. McManus教授为本文共同通讯作者；同济大学医学院徐新东副教授和浙江大学生命科学研究院王一枫博士生为本文共同第一作者。原文链接：https://doi.org/10.1111/1755-0998.13689

附件：

Chromosome-level genome assembly defines female-biased genes associated with sex determination and differentiation in the human blood fluke Schistosoma japonicum.pdf