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研究人员通过构建基因景观研究黄喉莺（Geothlypas trichas）迁徙时间，发现种群遗传结构影响显著，意义重大。
鸟类迁徙时间研究：探索基因与环境的交织奥秘
在自然界中，鸟类的迁徙堪称一场神奇的旅行。每年，数百万候鸟精准地从热带越冬地启程，飞跃数千英里前往温带繁殖区。但它们究竟如何把握迁徙时间，一直是科学界的未解之谜。过往研究表明，鸟类迁徙时间受多种因素影响，遗传因素在其中起着一定作用，经典的圈养繁殖实验显示，杂交后代的迁徙时间介于双亲之间，这说明迁徙时间部分受基因控制。同时，迁徙时间与气候、资源峰值不同步会对个体适应性产生不利影响。然而，目前人们对于遗传学在鸟类迁徙时间中的作用认知，大多基于圈养实验，在自然环境下，遗传、环境和人口统计学因素如何相互作用影响迁徙时间，仍有待深入研究。
在此背景下，来自科罗拉多州立大学等多个研究机构的科研人员，针对广泛分布的近 ctic - Neotropical 迁徙鸟类 —— 黄喉莺（Geothlypas trichas）展开研究。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上，为揭开鸟类迁徙时间的奥秘提供了新的视角。
科研人员采用了一系列先进的技术方法来开展研究。首先是基因组测序技术，通过对采集自繁殖地和越冬地的黄喉莺样本进行全基因组测序，构建基因景观（genoscape），以此确定不同遗传群体的分布。其次，运用遗传标记技术对鸟类进行性别鉴定，并利用特定的算法和模型，如 R 包 rubias 和 OriGen，将越冬和迁徙的鸟类个体分配到相应的繁殖种群。此外，研究人员还借助线性混合模型，分析性别、预计春季开始日期、纬度校正迁移距离（latitude - corrected migration distance，LCMD）等因素对迁徙时间的影响。
研究结果
- 基因景观构建：对 148 个繁殖个体进行初始种群基因组分析后，发现黄喉莺存在五个遗传分化群体，分别为西部（绿色）、大西洋（紫色）、中西部（蓝色）、西南部（橙色）和加利福尼亚中部的一个较弱的主要为留居繁殖群体（红色）。不过，由于加利福尼亚中部群体遗传分化较弱，后续将其整合到西部群体中。
- 遗传分配与性别鉴定：通过 rubias 对越冬个体进行繁殖群体分配，发现繁殖群体在越冬地存在广泛混合。对路易斯安那州约翰逊湾和得克萨斯州马德岛的迁徙个体进行种群分配和性别鉴定后，确定了不同种群中雄性和雌性的数量，且性别比例大致符合物种范围的性比。
- 迁徙时间模型：构建了两个线性混合模型，一个包含遗传种群数据，另一个不包含。结果显示，在两个模型中，雄性均比雌性早迁徙约四天；捕获地点对迁徙时间影响较弱。在不包含种群数据的模型中，春季开始日期和 LCMD 与迁徙日期呈弱但显著的负相关。而在包含种群数据的完整模型中，中西部和西部种群中，鸟类每多飞行一定距离，迁徙日期就提前一天；大西洋种群比中西部种群早迁徙约两周，西部种群也比中西部种群迁徙更早，但与大西洋种群迁徙时间差异不显著；同时，西部种群的平均春季开始日期显著晚于大西洋和中西部种群，且变化更大。
研究结论与意义
这项研究通过构建黄喉莺繁殖和越冬范围内的种群遗传结构地图，揭示了不同遗传群体在不同时间迁徙，并且当考虑或排除种群遗传结构时，性别、繁殖地物候和迁徙距离对迁徙日期的影响有所不同。这强调了在研究影响迁徙时间的因素时，考虑种群遗传结构的重要性，尤其是对于地理分布广泛、面临多样选择压力的物种。
研究还发现，不同遗传群体在春季迁徙时间上存在差异，这为解释鸟类监测站观察到的不同迁徙浪潮提供了依据，表明这些浪潮至少部分可归因于遗传上不同的种群在不同时间迁徙。此外，研究结果有助于理解种群特异性迁徙时间差异的形成机制，未来结合特定基因、其表达和调控途径的研究，将进一步深入揭示控制不同遗传群体迁徙时间的最终机制。同时，景观基因组分析也可能揭示种群间遗传差异与自然选择之间的联系。在气候变化的大背景下，该研究为理解鸟类迁徙时间的调控机制提供了重要基础，有助于预测鸟类迁徙模式的变化，对鸟类保护和生态系统研究具有重要意义。
总的来说，该研究利用基因组方法，深入探讨了黄喉莺迁徙时间的影响因素，为鸟类迁徙研究领域做出了重要贡献，为后续研究指明了方向，也为保护和管理迁徙鸟类提供了科学依据。
