贵州三带喙库蚊kdr基因突变与种群遗传结构特征及其对拟除虫菊酯抗性传播风险的警示

《Parasites & Vectors》：Mutation in the knockdown resistance gene and population genetic structure in Culex tritaeniorhynchus from Guizhou Province

本研究针对贵州省日本脑炎主要媒介三带喙库蚊，系统分析了击倒抗性(kdr)基因突变模式和基于线粒体细胞色素c氧化酶亚基I(mtDNA-COI)的种群遗传结构。研究发现仅存在L1014F突变(TTA→TTT)，抗性等位基因频率较低(0-8.8%)，但种群遗传多样性高(Hd=0.989)、基因流频繁(Nm>1)，提示需持续监测抗性基因传播风险，为当地蚊媒防控提供重要科学依据。

　　

在亚热带地区的稻田和牲畜圈舍周围，一种名为三带喙库蚊(Culex tritaeniorhynchus)的昆虫悄然成为公共卫生的重要威胁。作为日本脑炎病毒(Japanese encephalitis virus, JEV)的主要传播媒介，这种蚊子不仅导致贵州省日本脑炎发病率长期高于全国平均水平，还可能传播西尼罗热等多种病毒性疾病。随着拟除虫菊酯类杀虫剂的长期使用，蚊虫抗药性问题日益凸显，而贵州省作为三带喙库蚊的适宜栖息地，其抗性发展状况和种群遗传特征却鲜有系统研究。

为填补这一空白，Li等研究人员于2023-2024年在贵州省10个地理种群中收集了365只三带喙库蚊样本，通过分子生物学手段展开深入研究。他们特别关注了击倒抗性(knockdown resistance, kdr)基因的突变情况，该基因编码电压门控钠通道，是拟除虫菊酯类杀虫剂的主要作用靶点。同时，团队还分析了线粒体DNA细胞色素c氧化酶亚基I(mitochondrial DNA-cytochrome c oxidase subunit I, mtDNA-COI)基因序列，以揭示种群遗传结构特征。

研究采用的主要技术方法包括：野外样本采集与形态学鉴定、DNA提取与PCR扩增、kdr基因和mtDNA-COI基因测序、群体遗传学分析（单倍型多样性、核苷酸多样性、遗传分化系数Fst、基因流Nm）、单倍型网络构建和系统发育分析。

kdr基因突变特征

研究人员对kdr基因1014位点进行测序分析，发现贵州省三带喙库蚊仅存在L1014F一种突变类型(TTA→TTT)。

通过克隆测序验证，确认了杂合子个体的存在。抗性等位基因频率在不同地区间存在差异，德江县(DJ)最高(8.8%)，荔波县(LB)次之(7.1%)，三都县(SD)为3.3%，而兴仁市(XR)种群全部为敏感纯合型(SS)。总体来看，敏感纯合型个体在所有种群中占比超过82%，抗性纯合型(RR)仅在威宁县(WN)和安顺市(AS)种群中少量检测到。

线粒体DNA遗传多样性与遗传分化

基于mtDNA-COI基因序列的分析显示，365个样本中共检测到267种单倍型，单倍型多样性(Hd)高达0.989，接近最大值，而核苷酸多样性(π)仅为0.023，表现为高单倍型多样性和低核苷酸多样性的特征。中性检验结果显示，当所有种群被视为一个整体时，Tajima's D和Fu and Li's D值均显著为负，提示该种群可能经历过区域性扩张。

遗传分化系数(Fst)分析表明，各地区种群间的Fst值介于0.001-0.140之间，基因流(Nm)均大于1，说明种群间遗传分化程度较低，基因交流频繁。种群内遗传距离为0.01-0.03，种群间遗传距离为0.015-0.034，进一步支持了种群间高度基因流动的结论。

单倍型网络与系统发育分析

构建的单倍型网络图显示，贵州省三带喙库蚊种群可分为两个明显不同的组群。

组群1中以Hap3为主导单倍型(包含34个单倍型)，其次为Hap6(15个单倍型)，这种分布模式提示可能是祖先单倍型或近期扩张的结果。组群2则没有明显的主导单倍型。地区层面分析显示，十个地区的单倍型并未按地域形成明显聚类。

系统发育树分析进一步证实了种群分为两大分支的现象，

且不同地区的样本在两大分支中均匀分布，没有明显的地理聚集模式。分支1中的样本与中国云南地区和南亚的样本有一定聚集趋势，而分支2中的样本则与中国北方地区、日本和韩国的样本呈现聚集倾向。这种跨分支的地理重叠表明，两个三带喙库蚊类群在东亚地区都有广泛分布。

研究结论表明，贵州省三带喙库蚊对拟除虫菊酯类杀虫剂尚未形成广泛抗性，当前仍可有效使用此类杀虫剂进行防控。然而，高种群遗传多样性和频繁的基因交流为抗性基因的传播提供了潜在通道。一旦某地区出现抗性突变，可能通过旅游活动、水流传播或成虫随风迁移等途径迅速扩散至其他区域。单倍型网络和系统发育分析提示，除主要种群外，贵州省可能存在隐种或新物种，这一发现对蚊媒精准防控具有重要意义。

该研究为贵州省三带喙库蚊的抗性监测和种群遗传学研究提供了基础数据，对当地蚊媒疾病预防控制策略制定具有重要参考价值。研究人员强调，尽管当前抗性水平较低，但鉴于种群间高度连通性，持续的分子监测和适应性杀虫剂管理策略对拦截新兴抗性模式至关重要。