近日，中国农业大学植物保护学院彩万志/宋凡团队在GigaScience杂志在线发表了题为“Chromosome-level genome of the poultry shaft louse Menopon gallinae provides insight into the host-switching and adaptive evolution of parasitic lice”的研究论文。该研究利用HiFi和Hi-C测序技术，获得了鸡短角羽虱染色体级别的高质量基因组，并通过系统进化和比较基因组学分析，发现哺乳动物寄生虱的化学感受和温度相关基因家族显著收缩，可能与寄生虱从鸟类到哺乳动物寄主转移过程中的寄主定位和体表温度适应有关。

虱目Phthiraptera是鸟类和哺乳动物体表的专性寄生性昆虫，也叫寄生虱，整个生命周期都在寄主身上完成，主要取食寄主的羽毛/毛发、皮屑或血液等，是为害人类与家禽的重要卫生害虫。寄生虱最早出现在鸟类身上，随着哺乳动物的兴盛，部分寄生虱从鸟类转移到哺乳动物体表，在形态和行为上发生改变以适应不同的寄主体表环境。

为了进一步探究寄生虱在进化过程中的寄主转移和适应性演化机制，本研究利用HiFi和Hi-C测序技术完成了钝角亚目鸡短角羽虱Menopon gallinae基因组的测序，这也是该亚目首个完成染色体级别基因组测序的物种。该基因组大小为155 Mb，有5条染色体，每条染色体的长度在25-38 Mb之间（图1），注释得到11,950个蛋白质编码基因。

图1 鸡短角羽虱Menopon gallinae的基因组特征

作者选取了包括两种寄生虱在内的10个代表性昆虫物种，提取其同源基因并构建系统发育树（图2）。通过基因家族收缩与扩张分析发现，与其他昆虫相比鸟和哺乳动物寄生虱的化学感受、消化、免疫和解毒相关基因均发生了收缩（图3），这可能与其相对专化的宿主环境与食性相关。对其化学感受、温度和免疫等可能与寄生虱适应环境相关的基因家族研究，发现与鸟类寄生虱相比，哺乳动物寄生虱的化学感受相关基因家族整体呈收缩趋势，特别是GR亚家族，可能与其适应寄主气味及吸血食性有关（图4A）。同时，哺乳动物寄生虱的温度相关基因家族整体也呈收缩趋势，可能通过减少温度相关基因来适应寄主相对较低的体温，以避免冗余基因耗费不必要的资源与能量（图4A）。鸟类寄生虱和哺乳动物寄生虱具有相似数量的免疫相关基因，均保留了大部分重要的基因，但丢失了IMD pathway中的Imd和 FADD基因（图4B）。

图2基于1499个单拷贝基因构建的系统进化树

图3 鸟类与哺乳动物寄生虱不同类别基因家族的富集分析

图4 化学感受、温度和免疫相关基因在各昆虫物种基因组中的分布情况

与其他昆虫相比，寄生虱基因家族数量显著减少；鸟类寄生虱和哺乳动物寄生虱的消化、解毒、免疫相关基因家族较保守，而哺乳动物寄生虱的化学感受和温度相关基因家族显著收缩。寄生虱的这些基因组特征可能与其专性寄生习性以及从鸟类到哺乳动物寄主转移过程中的寄主定位和体表温度环境适应有关。

中国农业大学植物保护学院宋凡副教授和李虎教授为论文的通讯作者，博士生徐叶为论文的第一作者，团队彩万志教授、刘山林副教授、田里副教授、段元格副教授等参与了该工作。该研究得到了国家自然科学基金、中国科协青年人才托举工程项目和中国农业大学2115人才培育发展计划的支持。

全文链接：https://doi.org/10.1093/gigascience/giae004