中国境内荆门蜱病毒栖息地分布预测及气候驱动下的未来扩张趋势

【字体: 时间:2025年05月23日 来源:Microbiology Spectrum 3.7

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  本研究通过PCR检测和文献整合,结合最大熵模型(Maxent)、提升回归树(BRT)和随机森林(RF)算法,首次系统预测了荆门蜱病毒(JMTV)在中国的潜在分布。结果显示,黑龙江大兴安岭、上海和海南为高适宜区(占国土1.94%),且未来(2021-2040年)栖息地将持续扩张。研究为JMTV监测和防控提供了关键空间预警,揭示了温度与降水对病毒传播的显著影响(AUC=0.952)。

  

ABSTRACT
荆门蜱病毒(JMTV)作为分段式黄病毒样病原体,自2014年发现以来已在全球多洲扩散。中国贵州地区的检测显示11.02%的阳性率,低于全国平均水平(16.9%)。通过整合44个采样点的3,548份样本数据(包括蜱、蝙蝠、啮齿类等宿主),研究构建了多模型预测体系,揭示JMTV分布与月均温度呈正相关,在32.5°C和雨季500mm降水条件下传播风险最高。

IMPORTANCE
JMTV的跨宿主传播能力(涉及蜱、鼠、蝙蝠等)和基因重配特性使其具有大流行潜力。黑龙江和海南的高适宜区与历史病例报告吻合,而未来气候情景(SSP126/SSP585)下栖息地面积将扩大2.6×105 km2以上,凸显防控紧迫性。

INTRODUCTION
JMTV隶属黄病毒科(Flaviviridae),其四段式基因组编码与黄病毒NS5同源的RNA聚合酶。中国已报道病例表现为发热、皮疹甚至癫痫,但致病机制仍需深入解析。研究采用Maxent(参数:迭代5,000次)、BRT(学习率0.01)和RF(mtry=5)模型,克服传统采样成本限制,填补分布空白区认知。

MATERIALS AND METHODS
贵州2022-2023年采集的1,079份蜱样本经Qiagen试剂盒提取RNA,采用两对引物(靶向RDRP保守区)进行PCR验证。环境变量筛选保留19项关键因子(如WorldClim 2.1的温度数据),通过R语言排除相关系数>0.8的冗余参数。Maxent模型以30次交叉验证确保稳定性,ArcGIS 10.7划分四类适宜区(阈值V>0.75为高适宜)。

RESULTS
模型评估显示Maxent的AUC最优(0.952),而RF/BRT精度达77.9%。当前高适宜区集中于黑龙江(3.27×104 km2)、海南等热带-亚热带区域。SSP585情景下,RF预测高适宜区将扩展至2.97×105 km2,且向四川盆地边缘渗透。单因子响应曲线揭示:城市化用地类型(OR=2.1)和NDVI植被指数(峰值0.6)显著影响病毒分布。

DISCUSSION
蜱胚胎发育的温湿度依赖性(26°C/70%湿度为临界值)解释了JMTV的气候敏感性。Maxent的优异表现归因于其对小样本量(n=44)的适应性,但RF/BRT对优势蜱种(如Rhipicephalus microplus)的预测偏差提示需多模型互补。未报告病例的西藏-新疆高适宜区(占预测面积18%)需优先开展哨点监测。

Conclusions
研究首次绘制中国JMTV风险地图,证实气候变暖将加剧病毒扩散。建议加强畜牧业从业者防护教育,并在基因重配监测中纳入蝙蝠等潜在宿主。模型预测的实践价值在于优化防控资源分配,例如对黑龙江和海南实施精准消杀。

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