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本研究聚焦肯尼亚北部交通走廊城市的埃及伊蚊(Aedes aegypti),利用全基因组单核苷酸多态性(SNPs)分析其遗传结构。发现沿海种群存在入侵亚种(Aaa)与本地亚种(Aaf)的混合,亚洲可能是Aaa入侵源,为蚊媒控制和疾病防控提供依据。
研究背景与目的
埃及伊蚊(Aedes aegypti)是传播登革热、基孔肯雅热等虫媒病毒的主要媒介,其两个亚种 —— 入侵亚种Aedes aegypti aegypti(Aaa)和原生亚种Aedes aegypti formosus(Aaf)在肯尼亚的分布存在差异。Aaf在肯尼亚广泛分布,而Aaa历史上局限于沿海地区并逐渐扩散。在同域分布区,基因流可能导致混合种群形成,影响其传病能力。本研究假设肯尼亚沿海埃及伊蚊种群中Aaa祖先比例高于内陆地区,且受距海岸距离影响,旨在通过遗传分析验证该假设并揭示种群动态。
材料与方法
样本采集与处理
在肯尼亚北部交通走廊沿线城市和城镇,使用二氧化碳(CO?)诱饵的 BG 哨兵陷阱采集成年埃及伊蚊。采集地点包括沿海的蒙巴萨、马里亚卡尼,以及内陆的纳库鲁、基苏木、布西亚、马拉巴和埃尔多雷特等西部区域。通过形态学鉴定确认物种,为避免分析 sibling,从多个采样点收集样本,每个采样点仅对 1 只蚊子进行基因分型。
基因分型与数据分析
提取 11-12 只雌性蚊子的基因组 DNA,使用 Axiom_aegypti1 SNP 芯片进行基因分型,靶向约 50,000 个 SNPs。将肯尼亚数据集与先前发表的全球数据库结合,构建系统发育树,分析种群结构、遗传多样性和距离隔离效应。采用 Admixture 软件进行混合分析,通过主成分分析(PCA)、Pearson 相关检验、分子方差分析(AMOVA)、Mantel 检验等评估遗传结构和地理距离的关系。
结果
种群遗传结构
对 67 只埃及伊蚊进行基因分型,发现肯尼亚西部种群遗传上同质,与非洲Aaf聚类,而沿海种群显示两个亚种的混合。全球范围的混合分析表明,沿海种群与Aaa种群存在混合,且与亚洲种群遗传距离较近。PCA 分析显示,沿海种群与非洲外的Aaa种群重叠,西部种群则与喀麦隆、加蓬等非洲Aaf种群聚类。
遗传多样性与分化
成对遗传分化系数(FST)显示,蒙巴萨与马拉巴之间的FST值最高(0.207),沿海种群间FST值较低(<0.05),西部种群内部无显著分化。AMOVA 显示,82% 的遗传变异存在于个体内,7% 存在于种群间。遗传距离(FST)与地理距离呈正相关(观测值 = 0.869,p=0.0023),表明存在距离隔离效应。
Aaa祖先比例与地理距离的关系
Aaa祖先比例与距蒙巴萨的距离呈强负相关(R2=0.69,p=2.89e-18),即距离海岸越远,Aaa祖先比例越低。系统发育分析显示,西部种群与非洲Aaf形成一个分支,沿海种群位于Aaa谱系与其他肯尼亚和非洲种群之间,提示亚洲Aaa种群是入侵肯尼亚的来源。
讨论
肯尼亚沿海埃及伊蚊种群的混合可能是由于人类活动(如贸易、旅行)导致Aaa通过货船等途径传入,与本地Aaf杂交。这种混合可能增强蚊子的传病能力,如提高叮咬率和病毒传播效率,与沿海地区登革热和基孔肯雅热的流行相关。西部种群以Aaf为主,传病效率较低,因此内陆地区病毒传播风险相对较低。
历史上,肯尼亚沿海地区与亚洲的贸易往来(如奴隶贸易)可能促进了Aaa的引入。城市化和人类活动导致Aaf从森林栖息地扩展到城市,与Aaa接触并杂交。混合种群的适应性可能更强,增加了蚊媒控制的难度。
结论
本研究证实肯尼亚沿海存在Aaa和Aaf的混合种群,亚洲是Aaa入侵的可能来源。人类活动驱动的入侵和混合增强了埃及伊蚊的传病潜力,加剧了沿海地区的疾病风险。研究结果为深入了解埃及伊蚊种群动态、优化蚊媒控制策略和预测疾病传播提供了重要依据。