景观与气候驱动的选择压力：瑞典本土熊蜂Bombus terrestris的遗传适应与种群扩张

本研究通过RADseq技术分析瑞典南部和中部地区熊蜂（Bombus terrestris）种群，结合景观复杂性与气候梯度设计，揭示了该物种在人为土地利用和气候变化背景下的遗传结构、种群扩张趋势及局部适应特征。研究发现，尽管基因流较高，种群仍表现出与农业覆盖度、纬度及温度相关的微弱选择信号，涉及解毒（如杀虫剂抗性）、嗅觉（odorant receptor）等相关基因，表明其通过遗传适应与表型可塑性成功应对环境压力。研究为理解广布种对全球变化的响应机制提供了分子生态学证据。

　　

引言

野生蜂类对维持自然和农业生态系统的功能具有关键作用，但其对人为土地利用和气候变化的进化响应机制尚不明确。熊蜂（Bombus terrestris）作为广布种，在农业集约化和气候变暖背景下表现出较强的适应能力，可能源于其泛化种特性与高表型可塑性。然而，基因流可能制约局部适应，尤其在环境压力空间异质性较高的区域。本研究以瑞典为研究区，通过空间替代时间法，结合景观复杂性与纬度温度梯度，探讨B. terrestris的遗传结构及对环境和气候因子的适应特征。

方法

研究设计涵盖瑞典19个采样点，配对设置高、低景观复杂性（以半自然生境面积和农田边界长度为指标）沿温度梯度分布。通过RADseq技术对304只工蜂进行基因分型，获得6702个SNPs（选择分析）和4546个SNPs（中性结构分析）。利用主成分分析（PCA）、DAPC、ADMIXTURE和fineRADstructure解析遗传结构；通过EEMS估计有效迁移与多样性；采用LFMM和RDA检测环境选择信号，并对候选SNPs进行基因注释。

结果

遗传多样性较低（观测杂合度H_O=0.126–0.137），遗传分化微弱（全局F_ST=0.001），但存在由南向北的遗传结构分异（K=2）。Tajima‘s D为负值（-0.262至-0.308），提示种群扩张，观测数据也支持其向北及内陆森林区扩散。EEMS显示南部与中北部间存在低于平均水平的有效迁移区，可能受大面积森林阻隔。RDA分析发现101个候选SNPs，其中45个与纬度、4个与最热月最高温（MaxTempWarmestMonth）、34个与农业覆盖度、13个与城市覆盖度相关。候选基因涉及杀虫剂抗性（如乙酰胆碱酯酶、谷氨酸受体）、嗅觉（odorant receptor 82A）及免疫应答相关通路。

讨论

B. terrestris在瑞典表现出高基因流与弱遗传结构，但仍存在对大尺度环境因子（如农业覆盖度、温度）的适应信号。景观复杂性（半自然生境比例）未引发显著遗传分异，可能因基因流均质化或选择压力较弱。候选基因与解毒、嗅觉学习等功能相关，暗示其对农业杀虫剂等胁迫的潜在适应。种群扩张与负Tajima‘s D值一致，可能与气候变暖驱动其向高纬度及非典型生境（如森林）扩散有关。该物种的泛化种特性与表型可塑性可能共同支撑其应对人为环境变化的成功。

结论

B. terrestris对景观复杂性的响应较弱，但对农业覆盖度与气候因子表现出微弱的局部适应。其扩张趋势主要受大尺度气候驱动，而非局部景观变化。研究强调了高基因流物种在环境变化下的适应潜力，并为理解生物对全球变化的进化响应提供了案例。