病原感染对宿主热耐受性纬度梯度信号的稳健性影响研究

本文通过研究真菌病原体对沿纬度梯度分布的淡水生物（Daphnia carinata）热耐受性（thermal tolerance）的影响，发现感染虽平均降低宿主击倒时间（knockdown time）约2分钟，但未破坏纬度梯度信号（clinal signal）的稳健性。研究结果提示，在气候变化背景下，局部适应（local adaptation）形成的热耐受性梯度可作为评估种群脆弱性的可靠指标。

　　

章节亮点

引言

随着全球变化导致极端高温事件频率增加，种群的持续生存很可能取决于其耐受更暖条件或可塑性（plasticity）适应表型的能力（Deutsch等人，2008；Angilletta Jr，2009；Hoffmann和Sgrò，2011）。然而，并非所有种群都面临同等风险（Huey和Kingsolver，1989；Deutsch等人，2008；Somero，2010）。温度选择压力的变化通常导致种群对其局部热环境产生局部适应（local adaptation），从而在关键热耐受性（thermal tolerance）性状上产生纬度梯度（latitudinal clines），例如低纬度种群表现出更高的耐热性（heat tolerance）（Hoffmann等人，2002；S?rensen等人，2005；Kellermann等人，2012）。这些梯度信号为了解种群在变暖世界中的脆弱性提供了关键窗口（Deutsch等人，2008；Moran等人，2016；Kingsolver和Buckley，2017），但前提是这些信号在面临其他环境挑战时保持稳健（robust）。

方法

Daphnia carinata是一种分布于澳大利亚、印度和新西兰的淡水枝角类（cladoceran）。其克隆系（clonal lines）于2017年从澳大利亚东部沿纬度梯度（latitudinal cline）的种群中采样获得（Drapes等人，2021；Lever等人，2021；见图S1和表S1采样地点）。每个克隆系由单个雌体建立。该方法假设每个克隆系能捕捉到对当地温度的局部适应（local adaptation）的广泛模式，并可作为种群水平的替代指标。

结果

我们首先分析了感染和热环境在改变每个克隆系耐热性（heat tolerance）方面的作用。我们发现两个处理组均改变了击倒时间（knockdown times），尽管方向不同。平均而言，暴露于真菌病原体降低了宿主的热性能（thermal performance），感染导致击倒时间减少约2分钟（表1；图1）。尽管不同克隆系对感染的反应似乎存在一些变异，特别是在最...

讨论

热耐受性（thermal tolerance）的纬度梯度（latitudinal clines）为识别未来变暖条件下濒危种群提供了宝贵工具（Deutsch等人，2008；Moran等人，2016；Kingsolver和Buckley，2017）。然而，我们理解各种群热生物学差异所依赖的梯度信号（clinal signals），如果外部因素具有强烈的种群特异性效应（population-specific effects），则可能被改变甚至侵蚀（例如Thawley等人，2019；Hector等人，2020；另见Lush等人...