日本琉球群岛入侵性实蝇Bactrocera latifrons双重线粒体单倍型揭示多重起源与品系间杂交

本研究针对全球性害虫Bactrocera latifrons在琉球群岛的两次入侵事件，通过线粒体COII/ND4/COI基因和核基因cry1测序分析，揭示该物种存在A/B两种单倍型，分别源自台湾和东南亚，并在与那国岛发生品系间杂交。研究为定制化害虫防控提供了关键遗传背景依据。

　　

全球范围内，实蝇科害虫对果蔬产业造成严重威胁，其中以茄实蝇Bactrocera latifrons尤为突出。这种原生于东南亚的害虫已入侵包括夏威夷、非洲和欧洲在内的多个地区，其寄主范围主要集中于茄科作物。日本琉球群岛记录了该物种的两次独立入侵：1984年首次在与那国岛发现，2010年又在冲绳岛出现新种群。有趣的是，这两个种群表现出截然不同的寄主偏好——早期入侵种群偏好茄子Solanum melongena，而后期种群则主要危害灌木红辣椒Capsicum frutescens。这种生物学差异暗示两者可能具有不同的地理起源，但长期以来缺乏分子证据支撑。

为解析入侵种群的遗传背景，滋贺县立大学环境科学研究生院的Tomoki Hisaoka联合琉球大学、冲绳县农业研究中心等机构的研究团队，对2004-2022年间采集自琉球群岛15个岛屿的286份标本（包括活体、干燥及乙醇固定样本）展开多基因测序分析。研究通过线粒体COII（576bp）、ND4（669bp）、COI（1203bp）和核基因cry1（700bp）的序列比对，结合来自台湾、夏威夷的实验室品系数据，首次揭示了日本入侵种群的双重遗传谱系及其杂交现象。相关成果发表在《Biological Invasions》期刊。

关键技术方法包括：1）跨年代样本（2004-2022年）的多岛采集；2）线粒体COI/COII/ND4和核基因cry1的Sanger测序；3）TCS单倍型网络构建；4）基于最大似然法（ML）和贝叶斯推断（BI）的多基因联合系统发育分析；5）年度单倍型/基因型频率动态监测。

研究结果：

1. 线粒体单倍型分布
   TCS网络分析显示琉球群岛存在A/B两种单倍型。单倍型A集中分布于与那国岛（占81.3%），其COI序列与台湾种群完全一致；单倍型B则广泛分布于冲绳群岛，与马来西亚、意大利种群聚为一支。系统发育树进一步证实，单倍型A（与那国岛/台湾）和单倍型B（冲绳/东南亚）分属两大进化支（支持率88%/0.91），而夏威夷品系形成独立的单倍型C。

2. 核基因渐渗证据
   cry1基因分型发现：单倍型A个体多携带杂合位点（261C/G和438A/G，基因型A），单倍型B则为纯合型（261C和438G，基因型B）。值得注意的是，2018年后与那国岛出现基因型B（27%）与线粒体单倍型B（7%）的非对称渗入，2020年杂交个体比例升至43%，证实两品系间存在活跃的基因交流。

3. 入侵历史重建
   时间动态分析显示：1984-2011年间与那国岛仅存在单倍型A；2010年单倍型B入侵冲绳岛后迅速扩张，2018年"返流"至已根除的原入侵地。寄主记录显示，杂交后代开始利用原本非偏好寄主（如灌木红辣椒），暗示基因混合可能改变生态适应性。

研究结论与意义：
该研究首次证实日本B. latifrons入侵存在双重途径：早期（1984年）台湾谱系经与那国岛输入，后期（2010年）东南亚谱系通过冲绳岛扩散。两谱系在与那国岛的二次入侵中形成杂交带，其核质基因组的不对称渗入（nuclear-mitochondrial discordance）为入侵生物适应性进化研究提供了典型案例。

实践层面，研究强调：1）检疫监测需区分遗传品系，因不同单倍型具有差异化的寄主偏好；2）杂交可能加速寄主范围扩张，需警惕对非传统寄主作物的危害风险；3）与那国岛的" eradication-reinvasion"模式为入侵生物学研究提供了天然实验场。该成果不仅完善了实蝇全球入侵路径的认知，也为定制化防控策略的制定提供了分子依据。