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为解决亚洲按蚊（Anopheles stephensi）入侵非洲对疟疾防控的威胁及杀虫剂抗性问题，研究人员开展其种群遗传学和杀虫剂抗性的分子监测研究。结果发现埃塞俄比亚按蚊与南亚种群有遗传差异，还检测到多个杀虫剂抗性相关位点，这为疟疾防控策略提供依据。
在非洲之角，疟疾的阴影一直笼罩着当地居民。自 2012 年亚洲按蚊在吉布提被发现后，它就像一个 “不速之客”，迅速在这片土地上扩散开来。这种按蚊是疟疾的重要传播媒介，其适应城市环境的特性，使得疟疾防控变得更加困难。传统的疟疾防控手段，如使用杀虫剂处理过的蚊帐和室内滞留喷洒，因蚊子对杀虫剂的抗性增加而效果大打折扣。在这样的背景下，深入了解按蚊的种群结构、基因流动以及杀虫剂抗性突变的分布，成为了打破疟疾防控困境的关键，这也促使了这项研究的开展。
伦敦卫生与热带医学院（London School of Hygiene and Tropical Medicine）等机构的研究人员，对来自埃塞俄比亚阿瓦什塞巴特基洛（Awash Sebat Kilo）的按蚊进行了全基因组测序（WGS），并与南亚种群进行比较。研究发现，埃塞俄比亚的按蚊与南亚种群在遗传上存在明显差异，形成了独特的祖先群体。同时，研究人员还检测到了三个与杀虫剂抗性相关的单核苷酸多态性（SNP）位点，分别位于 gaba 基因（A296S 和 V327I）和 vgsc 基因（L1014F） 。此外，在多个基因位点发现了正在进行的选择信号，这些基因与新烟碱类、伊维菌素、滴滴涕（DDT）和拟除虫菊酯等杀虫剂的抗性相关。这项研究成果发表在《Scientific Reports》上，为未来评估按蚊种群扩散和检测杀虫剂抗性机制提供了重要依据，有助于公共卫生部门制定更有效的疟疾防控策略。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先是样本采集，在埃塞俄比亚阿瓦什塞巴特基洛地区收集按蚊样本，同时使用已有的南亚按蚊公共基因组数据。然后进行全基因组测序，对样本 DNA 测序后，经序列修剪、与参考基因组比对等处理获得变异信息。最后通过多种软件和算法进行生物信息学分析，如构建遗传距离矩阵、进行主成分分析、群体结构分析、选择分析等，以探究种群结构和杀虫剂抗性相关基因8910。
全基因组序列数据和核苷酸多样性
研究人员对 27 只来自埃塞俄比亚阿瓦什塞巴特基洛的按蚊进行全基因组测序，同时分析了 45 个来自印度和巴基斯坦的按蚊样本数据。经过数据处理，共获得 15,533,476 个单核苷酸多态性（SNP）位点 。滑动窗口分析显示，按蚊的核苷酸多样性较低，平均 π 值小于 0.03。这表明按蚊种群在基因组水平上的变异相对较小。
种群分化和祖先分析揭示不同地理群体
通过主成分分析和系统发育分析发现，埃塞俄比亚、巴基斯坦殖民地和印度野外的按蚊分离株形成了不同的遗传簇。印度野外分离株与部分印度殖民地蚊子聚类，而部分印度殖民地分离株在遗传上更接近巴基斯坦殖民地样本。群体分化指标 FST分析证实，埃塞俄比亚野外样本和巴基斯坦昆虫饲养殖民地样本之间的遗传差异最大。混合分析还揭示了五个祖先群体，埃塞俄比亚分离株具有独特的祖先群体特征，同时与部分印度和巴基斯坦样本存在一定的祖先关系123。
选择分析揭示与杀虫剂抗性相关的基因
通过全基因组选择扫描，研究人员使用跨群体扩展单倍型纯合度（XP-EHH）方法和综合单倍型评分（iHS）分析，发现多个基因位点受到选择。其中，乙酰胆碱受体（nAChR）亚基 β 样 2 等基因被确定为可能与杀虫剂抗性相关。这些基因在不同种群中的选择信号，暗示它们在按蚊对杀虫剂的适应性进化中发挥着重要作用4。
三个杀虫剂抗性相关 SNP 的鉴定
在四个与杀虫剂抗性相关的基因（ace-1、gaba (rdl)、GSTe2 和 vgsc）中，研究人员共鉴定出 25 个错义 SNP 。其中，vgsc L1014F、gaba A296S 和 V327I 这三个 SNP 与靶位点介导的抗性相关。vgsc L1014F 仅在埃塞俄比亚种群中检测到，gaba A296S 在所有四个种群中均有发现，而 V327I 仅存在于印度野外和殖民地种群中，且与 A296S 突变相关联5。
结构变异的检测：拷贝数变异和插入缺失
通过基于覆盖度的分析和结构变异预测工具 Delly 分析，研究人员在按蚊基因组中检测到结构变异。在埃塞俄比亚种群的 2 号染色体上，发现一个可能的拷贝数变异（CNV），涉及细胞色素 P450 基因簇 。同时，还鉴定出大量的缺失和重复变异，部分变异发生在与杀虫剂抗性相关的基因中，如 CYP307a1 和 CYP6a1 基因，但这些变异对杀虫剂抗性的影响还需进一步研究67。
研究通过对埃塞俄比亚按蚊的全基因组分析，揭示了其与南亚种群的遗传差异，为按蚊的起源和扩散研究提供了线索。同时，检测到的杀虫剂抗性相关位点和基因，有助于深入理解按蚊的杀虫剂抗性机制。然而，研究也存在一定的局限性，如缺乏杀虫剂响应的表型数据。未来需要进一步开展相关研究，以全面了解按蚊的种群遗传学和杀虫剂抗性，为疟疾防控提供更有力的支持。
