莫桑比克两国家公园间舌蝇种群遗传分化揭示:840公里隔离带下的基因流与人为传播影响

【字体: 时间:2025年05月31日 来源:PLOS Pathogens 5.5

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  (编辑推荐)本研究通过微卫星标记分析莫桑比克戈龙戈萨与马普托国家公园的短须舌蝇(Glossina brevipalpis)种群,发现两地虽被840公里无舌蝇带隔离,但每年仍存在极少量个体交换(Nem≈0.35)。研究提出人为动物运输可能是基因流动的主因,为非洲锥虫病(AT)防控策略提供了关键遗传学依据。

  

摘要

非洲锥虫病(African trypanosomosis, AT)由锥虫(Trypanosoma)经舌蝇(Glossina spp.)传播,对非洲大陆人畜健康造成长期威胁。莫桑比克现存四种舌蝇,其中短须舌蝇(G. brevipalpis)分布于戈龙戈萨国家公园(GNP)和马普托国家公园(MNP),两地相距840公里且中间存在无舌蝇带。研究通过11个微卫星位点分析两地种群遗传结构,发现其呈现高度隔离(FST-ENA’=0.2693),仅维持极低基因流(每年约2个体交换),推测未记录的中间种群或人为动物运输是主要传播途径。

方法

样本采集:在GNP(342只)和MNP(337只)布设49个诱捕器,捕获短须舌蝇并进行形态学鉴定。
基因分型:使用Chelex法提取DNA,11个微卫星位点(排除性连锁位点Gb70)进行PCR扩增和毛细管电泳分析。
数据分析:通过F-统计量(FIS、FST)、连锁不平衡检验及贝叶斯聚类(STRUCTURE)评估种群分化与基因流,并计算有效种群大小(Ne)和迁移率(Nem)。

结果

  1. 遗传隔离:两地种群呈现显著分化(p<0.0001),校正后的FST-ENA’为0.2693,支持强隔离状态。
  2. 基因流:基于无限岛屿模型,估算每年仅0.35-0.70个体迁移,对应约2公里/代的自然扩散距离,远低于840公里地理间隔。
  3. 有效种群大小:GNP(Ne=629)小于MNP(Ne=1202),但差异不显著。
  4. 人为传播证据:贝叶斯聚类发现部分个体(如GNP中14只)携带另一公园基因特征,支持近期人为引入假说。

讨论

研究排除了逐步扩散假说(未发现中间种群),而更支持通过野生动物或家畜运输的偶然传播。历史记录显示,1896年牛瘟疫情和1948-1970年媒介控制可能导致种群瓶颈,但遗传数据未检测到相关信号,可能因迁移掩盖。值得注意的是,2019-2021年两地间野生动物(水羚、非洲野犬)的官方运输可能促成舌蝇被动扩散。

结论

短须舌蝇在莫桑比克南北种群的极端隔离下仍维持微弱基因流,凸显人为活动在媒介传播中的潜在作用。未来防控需考虑:

  1. 调查潜在中间栖息地;
  2. 监测动物运输中的媒介携带风险;
  3. 将30公里缓冲区纳入根除计划评估范围。研究为AT防控提供了跨尺度遗传学视角,强调生态与人类活动的交互影响。

(注:全文数据均基于原文实验与计算结果,未添加主观推断。)

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