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为探究伊朗尖音库蚊(Aedes caspius)遗传多样性及种群结构,研究人员采集样本,分析线粒体 DNA - 编码细胞色素 c 氧化酶亚基 I(mtDNA-COI)基因。结果显示其遗传多样性高,或与阿联酋、巴基斯坦等地种群有关。该研究为蚊媒防控提供依据。
在热带和亚热带地区,由节肢动物传播的疾病严重威胁人类健康,其中尖音库蚊作为多种人类病原体的传播媒介,其分布广泛,涉及亚洲、欧洲、非洲和美洲等地。然而,在伊朗,关于尖音库蚊的遗传结构和多样性却知之甚少。明确其在活跃区域的遗传组成和多样性,对于实施有效的病媒控制措施至关重要。在此背景下,来自伊朗多所大学医学科学学院的研究人员开展了相关研究,该研究成果发表于《
Scientific Reports》杂志。
为了深入了解伊朗尖音库蚊的遗传特征,研究人员主要运用了分子生物学技术。在样本采集方面,2022 年 5 - 7 月,研究人员从伊朗东阿塞拜疆省和霍尔木兹甘省的 8 个地点采集了尖音库蚊样本 。随后,通过形态学方法对样本进行初步鉴定,再利用 Collins 方法从单个蚊子中提取基因组 DNA,针对 mtDNA-COI 基因进行 PCR 扩增 。之后,对 PCR 产物进行电泳、测序,运用多种软件进行序列分析,构建系统发育树和单倍型网络,以此来评估遗传多样性、种群结构和种群扩张情况。
在研究结果方面,首先是标本采集与遗传分析。研究人员共采集、鉴定并标记了 690 份尖音库蚊标本,经 BLAST 分析,确认这些样本均为尖音库蚊,与 GenBank 数据库中的序列相似度达 100%。PCR 扩增后的产物测序结果存入 GenBank 数据库,获得了相应的登录号。
其次是遗传多样性和单倍型分析。基于 COI 基因,尖音库蚊的单倍型多样性(Hd)为 0.954,单倍型多样性方差为 0.00006;核苷酸多样性(Pi)为 0.01495,共识别出 56 个分离位点和 62 个突变位点 。在分析的 570 个核苷酸中,平均核苷酸差异(k)为 6.352。
再者是单倍型分布。研究共鉴定出 55 种单倍型,其中 27 种为伊朗特有,12 种来自伊朗南部,15 种来自伊朗北部。有 8 种单倍型在伊朗与亚洲和欧洲的其他国家共享,19 种为伊朗所特有。最常见且最古老的单倍型 1,在伊朗、匈牙利、希腊、葡萄牙、西班牙和中国均有发现。
然后是系统发育分析。运用邻接法和最大似然法进行分子系统发育分析,结果证实所有样本均属于尖音库蚊。来自伊朗南部、巴基斯坦和阿联酋的样本形成一个独特的分支(分支 1);来自伊朗北部以及欧洲和中国等古北区的样本形成另一个分支(分支 2),分支 2 又进一步细分为三个子分支;还有一个由来自比利时和瑞典的样本组成的分支(分支 3)位于系统发育树的基部。单倍型网络也划分出四个不同的单倍群,与系统发育树中的分支一致。
最后是进化和种群遗传分析。估计离散伽马分布的形状参数为 0.0866,在 Tamura-Nei 模型(+G)下推断出替代模式和速率。种群遗传参数评估显示,Fu 和 Li 的D*、F*以及 Fu 的Fs统计值均为负且具有统计学意义,Strobeck 的S统计值较高,Tajima 的D值持续为负且具有统计学意义,表明尖音库蚊种群近期可能经历了扩张 。
综合研究结论和讨论部分,此次研究发现伊朗尖音库蚊种群具有较高的遗传多样性,这表明该物种可能在伊朗长期存在并已成为本地物种。其种群的起源可能与阿联酋、巴基斯坦、中国和欧洲的种群相关。研究还揭示了尖音库蚊在不同地区的遗传结构差异,这种差异对于理解其传播疾病的能力和制定针对性的防控策略至关重要。例如,了解其遗传多样性和种群结构有助于预测蚊媒传播疾病的风险,为公共卫生部门采取有效的防控措施提供科学依据。此外,研究中发现的种群扩张迹象,也提示需要加强对尖音库蚊种群动态的监测。未来研究应进一步探索不同国家和大洲尖音库蚊的遗传变异性,结合种群遗传学研究和媒介能力调查,更深入地了解尖音库蚊作为西尼罗河病毒和裂谷热病毒等疾病媒介所带来的风险,从而推动更有效的蚊虫种群控制策略的制定和实施,保障人类健康。