一种濒危澳大利亚鸣禽的近期遗传分化与微地理遗传结构：南方黑喉雀

《Ecology and Evolution》：Recent Divergence and Microgeographic Genetic Structure in an Endangered Australian Songbird: The Southern Black-Throated Finch

本研究通过全基因组测序和ddRAD技术，揭示了澳大利亚黑喉雀鲲两个亚种的遗传分化、地理屏障及种群动态。发现北部亚种（atropygialis）与南部亚种（cincta）因Einashleigh Uplands地理屏障存在遗传隔离，尽管历史上存在基因流动。南部亚种在Galilee Basin和Townsville Coastal Plain的种群呈现遗传分化，后者因Ross River Dam等人类活动导致的环境分割出现微地理遗传结构。人口历史分析表明北部亚种种群稳定增长，而南部亚种自约360,000年前分化后经历持续收缩，需优先通过栖息地恢复促进种群连通性。

　　黑喉雀（*Poephila cincta*）是一种澳大利亚特有的鸣禽，主要分布在昆士兰州东北部的热带草原环境中。该物种包含两个亚种：北部亚种*atropygialis*和南部亚种*cincta*。其中，*cincta*亚种在过去一个世纪中经历了约80%的栖息地收缩，目前被列为濒危物种。尽管对其遗传学研究已有一定进展，但仍然存在不足之处。本研究通过结合减少表示法（ddRAD）和全基因组测序（WGS）技术，对黑喉雀两个亚种的遗传分化、空间遗传结构以及种群历史进行了全面分析。研究结果表明，*atropygialis*和*cincta*亚种之间存在地理隔离，由被称为艾纳斯利高地（Einasleigh Uplands）的生物地理屏障所分隔，并且尽管历史上存在基因流动，但它们已有一段漫长的分化历史，最后一次共享共同祖先的时间约为36万年前。研究还发现，*cincta*亚种的两个现存种群——格里利盆地（Galilee Basin）和汤斯维尔沿海平原（Townsville Coastal Plain）——各自代表了遗传上不同的谱系，它们之间的显著基因流动大约发生在3000年前。此外，研究还揭示了在汤斯维尔沿海平原上，距离不足20公里的种群之间存在显著的微地理遗传结构，这与人类活动导致的栖息地改造密切相关，特别是罗斯河大坝的建设。这些发现强调了在濒危的南方黑喉雀种群中实施栖息地恢复和种群连接性重建的迫切需求，以降低其灭绝风险。

人类活动对全球生物多样性的威胁日益加剧，其中栖息地丧失和气候变化是主要因素之一。有效的保护管理需要对物种的地理分布、遗传多样性以及种群动态有深入的理解。黑喉雀作为澳大利亚特有物种，其分布和遗传特征为研究这些影响提供了独特的案例。该物种的两个亚种——*atropygialis*和*cincta*——在形态上存在显著差异，北部亚种具有黑色臀部，而南部亚种为白色臀部。然而，尽管它们在形态上有所不同，其地理分布和遗传结构的差异更为显著。*cincta*亚种的栖息地丧失导致其种群数量大幅减少，而*atropygialis*亚种的分布则相对稳定。这种分布模式可能与种群历史和环境变化密切相关。

研究采用了多种分析方法，包括主成分分析（PCA）、遗传分化指数（*F*_ST）、基因流模式的推断以及种群动态的重建。通过这些方法，研究发现*atropygialis*和*cincta*亚种之间存在明显的遗传分化，尤其是在Z染色体（与性别相关的染色体）上分化程度更高。这可能与Z染色体在进化过程中受到的遗传漂变和选择压力有关。此外，研究还发现，*cincta*亚种在汤斯维尔沿海平原和格里利盆地的两个现存种群之间存在显著的微地理遗传结构，这种结构可能是由于近年来人类活动导致的栖息地破碎化和隔离所造成的。

在种群动态方面，研究发现*atropygialis*亚种在过去约10万年中经历了种群扩张，而*cincta*亚种则经历了种群收缩。这种动态变化可能与气候变化、栖息地丧失以及人类活动有关。同时，研究还发现，*cincta*亚种在汤斯维尔沿海平原的种群数量在过去约2800年中显著下降，这可能与该地区的栖息地破坏和人为干扰有关。相比之下，格里利盆地的*cincta*种群虽然也经历了种群收缩，但其数量相对稳定。

研究还发现，尽管*cincta*亚种的种群数量减少，但其遗传多样性并未完全丧失。通过分析私有等位基因（private alleles）和基因流模式，研究揭示了*atropygialis*和*cincta*亚种之间的遗传差异，以及它们在不同地理区域内的遗传独特性。此外，研究还发现*atropygialis*和*cincta*亚种在不同基因区域的分化，其中某些基因可能与免疫反应和氧化磷酸化等生理功能相关。这些发现不仅有助于理解黑喉雀的进化历史，也为其保护策略提供了科学依据。

研究还指出，当前的保护法律和政策在某些方面存在不足，特别是对于遗传上独特的种群。澳大利亚的《环境保护和生物多样性保护法案》（EPBC Act）虽然在保护濒危物种方面发挥了重要作用，但其在处理遗传上不同的种群时可能存在局限。因此，研究呼吁对现有的环境法律进行改革，以更好地保护遗传上独特的种群，并确保它们的生存和恢复。此外，研究还强调了通过栖息地恢复和种群连接性重建来增强黑喉雀种群遗传多样性和适应能力的重要性。

黑喉雀的微地理遗传结构和种群动态表明，栖息地的破碎化和人为干扰对其生存构成了重大威胁。通过基因流动和种群动态的分析，研究发现即使在当前的种群分布下，*cincta*亚种的两个现存种群之间仍存在一定的基因交流，但这种交流受到人类活动的限制。因此，研究建议在保护黑喉雀时，不仅要关注栖息地的恢复，还要考虑种群之间的连接性，以促进基因流动和遗传多样性。此外，研究还指出，对于受到严重栖息地破坏的种群，可能需要采取人工干预措施，如种群迁移，以实现遗传救援。然而，这些措施必须基于对栖息地适宜性和种群可持续性的严格评估。

综上所述，黑喉雀的研究不仅揭示了其遗传结构和种群动态，还强调了人类活动对物种生存的深远影响。通过全面的遗传学分析，研究为黑喉雀的保护提供了科学依据，并呼吁采取更加全面和有效的保护措施，以确保其长期生存和繁衍。