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研究人员为探究越南瓦螨关系,分析其基因组 SNP 和线粒体数据,发现无宿主转换和基因流,但该地仍具高风险。
在全球范围内,蜜蜂对于生态系统的稳定和农业的繁荣都有着举足轻重的意义,它们是众多植物的关键授粉者。然而,近年来西方蜜蜂(Apis mellifera)数量却出现了令人担忧的下降趋势。在众多影响蜜蜂生存的因素中,瓦螨(Varroa mites)堪称 “头号大敌” 。瓦螨中的狄斯瓦螨(Varroa destructor)原本寄生在东方蜜蜂(Apis cerana)身上,后来却转移到了西方蜜蜂群体。由于西方蜜蜂对这种新寄生虫缺乏有效的防御机制,瓦螨不仅会通过吸食蜜蜂成虫和幼虫的体液直接危害它们的健康,还会在寄生过程中间接传播病毒,严重影响蜜蜂群体的生存,甚至导致蜂群崩溃。
更让人担忧的是,在一些地区,东方蜜蜂和西方蜜蜂共同生存,瓦螨在不同宿主间的漂移现象时有发生。在这些地区,人们发现原本寄生于一种蜜蜂的瓦螨,也出现在了另一种蜜蜂身上,甚至在同一蜂群中还发现了多种瓦螨。这就引发了一系列严重的问题:不同种类的瓦螨是否会在新宿主上繁殖?它们之间是否会发生杂交(hybridization)?新的杂交后代是否会产生更强的致病性,给养蜂业和自然生态系统带来更大的灾难?
为了解开这些谜团,来自东京都立大学(Tokyo Metropolitan University)、高雄医学大学(Kaohsiung Medical University)等机构的研究人员展开了深入研究。相关研究成果发表在《Apidologie》杂志上。
研究人员在越南展开了广泛的实地采样,从分布于越南各地的 35 个养蜂场收集了瓦螨样本。越南是一个瓦螨和蜜蜂宿主种类重叠度较高的地区,当地养殖着约 40 万群东方蜜蜂,同时还有超过 100 万群引入的西方蜜蜂,并且狄斯瓦螨和雅氏瓦螨(Varroa jacobsoni)在越南都有分布。
研究人员运用了多种先进的技术方法来分析采集到的样本。首先是线粒体细胞色素 C 氧化酶亚基 I 基因(COI)的扩增和测序,通过特定的引物对部分样本的 COI 基因进行扩增,并结合从 Genbank 获取的其他序列进行比对分析。其次,利用限制性位点相关 DNA 测序(RADseq)技术获取瓦螨的全基因组单核苷酸多态性(SNP)数据,以此来研究瓦螨种群的遗传结构和基因流动情况 。同时,使用多种软件和方法进行数据分析,如通过 ABBA - ABAB 统计方法(Dsuite 软件)来检测基因流,运用 STRUCTURE、BEAST、PCA 等方法来推断种群结构和个体间的遗传关系。
研究结果主要包括以下几个方面:
- 单倍型网络分析:基于 COI 序列数据集的单倍型网络分析显示,越南采集的瓦螨可分为两个明显不同的类群,即与 L1(雅氏瓦螨)相关的类群和包含 K1 和 V1 单倍型的多单倍型类群。而且,从西方蜜蜂上采集的瓦螨均为 K1 单倍型,从东方蜜蜂上采集的则为 V1 单倍型,这一结果支持了基于 BLAST 的物种鉴定结果。
- 种群结构分析:通过 RADseq 数据进行的三种种群结构分析(系统发育分析、STRUCTURE 分析和 PCA 分析)结果高度一致。分析表明,瓦螨可根据螨种和宿主种类分为三个不同的遗传群体,不同宿主上的螨群以及不同种类的螨在遗传上差异显著,没有证据表明存在持续的宿主转换或跨宿主 / 螨种的杂交现象。
- 基因流检测:ABBA - BABA 检测基因流的结果显示,虽然部分 D 统计值显著,但由于 ABBA 和 BABA 模式的数量极少,D 统计值不可靠,且 Z 分数小于 3,综合判断这些瓦螨谱系之间的基因流极少甚至不存在。同时,种群遗传统计分析也表明,不同物种 / 宿主群体之间的遗传分化很强,而同一物种 / 宿主群体内的分化程度则为中度到无分化。
研究结论和讨论部分指出,尽管目前没有发现越南瓦螨存在宿主转换和杂交的证据,但越南地区仍然面临着未来杂交的高风险。一方面,越南当地同时养殖东方蜜蜂和西方蜜蜂的方式,使得多种螨和宿主近距离接触。携带 K1 谱系狄斯瓦螨的西方蜜蜂蜂群,与北方携带 V1 - 样单倍型狄斯瓦螨的东方蜜蜂蜂群、南方携带 L1 - 样单倍型雅氏瓦螨的东方蜜蜂蜂群都有可能接触。另一方面,研究中发现的长距离扩散事件表明,不同螨 / 宿主组合的重叠区域可能比预期的更多。而且,已知这些区域的螨能够进行跨宿主繁殖,附近地区也有瓦螨杂交的证据,再加上螨传播病原体的威胁,使得越南地区的养蜂业和蜜蜂生态系统依然处于危险之中。
这项研究为理解瓦螨的宿主特异性和种群遗传学提供了重要的依据,强调了针对不同宿主上的螨采取不同处理方法的必要性,同时也为后续研究瓦螨的传播和防控提供了宝贵的数据支持和研究方向。