基因组学拯救本土珍稀物种：濒危西班牙鳉（Aphanius iberus）的保护遗传学研究

《Scientific Reports》：Saving the locals: a conservation genomics approach to the endangered Spanish Toothcarp, Aphanius iberus (Valenciennes, 1846)

本研究针对濒危西班牙鳉（Aphanius iberus）因栖息地破坏、气候变化及人为迁移导致的遗传结构模糊问题，通过全基因组测序（WGS）和群体基因组学分析，首次系统解析其四大遗传谱系（北加泰罗尼亚、南加泰罗尼亚、莱万特、穆尔西亚）的分布格局。研究发现北部种群近交严重（ROHs占比高达40%），南部种群遗传多样性更高，并识别出多个混合及人为迁移群体。成果为制定谱系特异性保护策略提供关键基因组依据，强调“拯救本土种群”在濒危物种管理中的核心价值。

　　

在地中海伊比利亚半岛的咸淡水湿地中，生活着一种身披银蓝斑纹的小型鱼类——西班牙鳉（Aphanius iberus）。这种仅分布于该区域的特有物种，虽拥有适应从淡水到超盐水体（盐度可达海水两倍以上）的独特生理能力，却因栖息地碎片化、入侵物种竞争及气候变化带来的湿地盐化与干涸，被列为西班牙濒危物种名录中的重点保护对象。更棘手的是，历史上出于保护目的的人工迁移活动，往往缺乏遗传背景评估，反而可能破坏其自然演化形成的本地适应特征。如何厘清不同种群的遗传身份，制定精准保护策略，成为挽救这一物种的关键。

为解答这一难题，由Maria Estarellas和Alfonso Lopez-Solano共同领导的研究团队，在《Scientific Reports》上发表了题为“Saving the locals: a conservation genomics approach to the endangered Spanish Toothcarp, Aphanius iberus”的研究论文。团队整合线粒体细胞色素b基因（cytochrome b）测序与中覆盖度全基因组测序（whole-genome sequencing, WGS）数据，对覆盖物种全分布区的44个个体进行深度分析，重点聚焦此前研究薄弱的北部加泰罗尼亚地区种群。通过比对已发表的西班牙鳉参考基因组，团队最终获得约895万高质量单核苷酸多态性（SNP）位点，并利用主成分分析（PCA）、群体结构推断（Structf4）、最大似然系统发育重建（ML phylogeny）、迁移分析（divMigrate）、杂合度与运行纯合性（ROHs）计算及配对序列马尔可夫 coalescent（PSMC）模型等多项基因组学技术，全面揭示了种群的遗传分化历史与现状。

种群结构、系统发育重建与迁移事件

主成分分析（PCA）清晰展示了西班牙鳉的遗传地理格局：PC1（14.6%方差）将莱万特和穆尔西亚谱系与加泰罗尼亚群体分离，PC2（10.9%方差）则呈现加泰罗尼亚地区南北梯度。研究进一步通过Structf4分析识别出五大祖先成分，对应四大自然谱系及外类群，其中北部加泰罗尼亚种群（如 localities 1-2）遗传组成单一，而南部群体（如 localities 6-8, 12）则呈现混合特征。最大似然系统发育树支持穆尔西亚谱系最早分化，莱万特次之，而加泰罗尼亚谱系内部形成北、南两大单系群。迁移分析表明，基因流主要从北加泰罗尼亚向南部的塔拉戈纳群体单向流动，而埃布罗三角洲与塔拉戈纳群体间存在高强度基因交换（Nm > 0.75），暗示历史连通性。

全基因组多样性

基因组杂合度分析显示，北部种群杂合度最低（约1,000 SNPs/Mbp），而南部种群如Santa Pola（locality 25）高达3,800 SNPs/Mbp。运行纯合性（ROHs）结果与之呼应：北部种群ROHs占比高且长片段比例大（如locality 1-2），反映长期隔离导致的近交；相反，南部种群ROHs以短片段为主，提示遗传多样性保持较好。值得注意的是，巴塞罗那的Prat de Llobregat种群（localities 6-8）因人工 reintroduction 历史，ROHs中长片段占比达15%，表明圈养繁殖可能加剧近交。

种群历史动态

PSMC模型显示，更新世期间所有谱系均经历种群规模下降，但北加泰罗尼亚谱系衰退持续且未恢复，南加泰罗尼亚谱系与近缘种A. baeticus则曾出现短暂恢复后再次下降。这一结果与迁移分析中北部种群缺乏基因流入的结论一致，强化了其长期孤立导致的遗传脆弱性。

综合以上结果，本研究首次从基因组层面证实西班牙鳉存在四大遗传谱系，并揭示北部边缘种群因地理隔离与缺乏基因流而面临严重的遗传侵蚀风险。同时，通过识别混合群体（如Cabanes, locality 22）与迁移来源（如Adra种群源自莱万特谱系的Albuixech），研究强调了在保护行动中优先考虑“本土种群”完整性的必要性。论文提出的谱系特异性管理框架，不仅为西班牙鳉的保护计划提供了直接科学依据，也为其他栖息地片段化濒危物种的基因组保护策略树立了范式。正如作者所言，唯有深入理解“本土”的遗传本质，方能真正实现生物多样性的长效守护。