Research Article

Genetic difference between two Schistosoma japonicum isolates with contrasting cercarial shedding patterns revealed by whole genome sequencing

Différence génétique entre deux isolats de Schistosoma japonicum présentant des schémas contrastés d’émergence de cercaires, révélés par séquençage du génome entier

Department of Epidemiology and Statistics, School of Public Health, Jiangsu Key Laboratory of Preventive and Translational Medicine for Geriatric Diseases, MOE Key Laboratory of Geriatric Diseases and Immunology, Suzhou Medical College of Soochow University, 199 RenAi Road, Industrial Park Avenue, Suzhou, Jiangsu 215123, PR China

^* Corresponding author: Ludabing@suda.edu.cn

Received: 12 August 2023
Accepted: 23 November 2023

Abstract

Schistosoma japonicum is one of the major infectious agents of human schistosomiasis, mainly endemic in China and the Philippines. We have previously reported the finding of two schistosome isolates, each with a different cercarial emergence pattern adapted to their different hosts. However, there are currently no whole-genome sequencing studies to investigate the underlining genetics of the adaptive traits. We sampled schistosomes in 2013 and 2020 from a hilly area Shitai (ST) and a marshland area Hexian (HX) of Anhui, China. Ten to 15 male or female adult worms from each site/year were sent for whole genome sequencing. Genetics were analyzed, and selection signals along genomes were detected. Gene enrichment analysis was performed for the genome regions under selection. The results revealed considerable genetic differentiation between the two isolates. The genome “windows” affected by natural selection were fewer in ST (64 windows containing 78 genes) than in HX (318 windows containing 276 genes). Twelve significantly enriched genes were identified in ST, but none in HX. These genes were mainly related to specific DNA binding and intercellular signaling transduction. Some functional region changes identified along the genome of the hilly schistosome may be related to its unique late afternoon cercarial emergence.

Résumé

Schistosoma japonicum est l’un des principaux agents infectieux de la schistosomiase humaine, principalement endémique en Chine et aux Philippines. Nous avons précédemment rapporté la découverte de deux isolats de schistosomes, chacun présentant un schéma différent d’émergence de cercaires, adapté à leurs différents hôtes. Cependant, il n’existe actuellement aucune étude de séquençage du génome entier pour comprendre la génétique sous-jacente aux traits adaptatifs. Nous avons échantillonné des schistosomes en 2013 et 2020 dans une zone de collines de Shitai (ST) et une zone marécageuse de Hexian (HX) de l’Anhui, en Chine. Dix à 15 vers adultes mâles ou femelles de chaque site/année ont été envoyés pour séquençage du génome entier. La génétique a été analysée et des signaux de sélection le long des génomes ont été détectés. Une analyse d’enrichissement génétique a été réalisée pour les régions du génome sélectionnées. Les résultats ont révélé une différenciation génétique considérable entre deux isolats. Les « fenêtres » du génome affectées par la sélection naturelle étaient moins nombreuses dans ST (64 fenêtres contenant 78 gènes) que dans HX (318 fenêtres contenant 276 gènes). Douze gènes significativement enrichis ont été identifiés dans ST mais aucun dans HX. Ces gènes étaient principalement liés à la liaison spécifique à l’ADN et à la transduction de la signalisation intercellulaire. Certains changements de régions fonctionnelles identifiés le long du génome du schistosome des collines peuvent être liés à son émergence cercarienne exceptionnelle en fin d’après-midi.