城市与森林大山雀种群间低遗传分化与对称迁移的生态遗传学研究

这篇研究通过16个微卫星标记对匈牙利韦斯普雷姆市（Veszprém）和邻近森林（Vilma-puszta）繁殖的189只大山雀（Parus major）进行基因分型，揭示了城市与森林种群间仅存在微弱遗传分化（Fst =0.009），且双向迁移率对称（0.78-1.20 vs 0.72-1.15）。研究挑战了"城市种群依赖森林移民维持"的假设，为理解城市化对鸟类基因流和适应性演化的影响提供了新证据。

　　

引言

城市化进程正通过改变环境选择压力（如栖息地破碎化、人为干扰）重塑野生动物种群结构。作为欧亚大陆广泛分布的模型物种，大山雀（Parus major）在城市化梯度中表现出显著表型差异（如羽毛结构、繁殖策略），但其种群遗传结构是否受城市-森林栖息地隔离影响尚存争议。本研究选取匈牙利韦斯普雷姆市（城市）和3.5公里外的Vilma-puszta森林保护区（森林）为对比站点，两地间存在道路和农田屏障但保留小型森林廊道，为检验基因流限制假说提供了理想模型。

材料与方法

研究团队在2013-2018年间采集192只繁殖成鸟血液样本（最终纳入189只），使用17个微卫星标记（后排除PmaTAGAn96）进行基因分型。通过Touchdown PCR和ABI 3100遗传分析仪检测等位基因，采用Geneland和Structure软件分析种群结构，Migrate软件估算迁移率（M=m/μ）。表型数据（跗跖长、翅长、体重）通过klaR包整合分析以增强分类准确性。质量控制显示12个标记存在<20%无效等位基因，但敏感性分析证实结果稳健。

结果

遗传多样性：城市种群观测杂合度（Ho=0.724±0.027）显著低于森林（0.762±0.024），但等位基因数无差异。
种群结构：所有分析方法（K=1-10）均未支持栖息地驱动的遗传分化，仅13.23%个体可被明确归类（q>0.75）。AMOVA显示种群间变异仅占1%，而个体内变异达81%。
基因流：双向迁移率高度对称（森林→城市：0.995，95%CI 0.78-1.2；反向：0.934，95%CI 0.72-1.147），与环志数据记录的罕见个体迁移（12/8087）一致。

讨论

低分化的驱动因素：3.5km距离内保持基因流可能源于：1) 大山雀的高移动能力克服栖息地片段化；2) 廊道促进扩散；3) 种群规模大削弱遗传漂变。这与欧洲其他地区研究（如巴塞罗那F_st
=0.02-0.05）形成对比，暗示地理变异。
表型-基因型解耦：尽管遗传分化微弱，两地大山雀在羽毛结构（Sándor等2022）、风险行为（Vincze等2021）等方面存在差异，提示表型可塑性或局部选择（如Salmón等2021报告的SNP适应性分化）可能主导表型变异。
城市"源-汇"假说再评估：对称迁移率不支持城市作为生态陷阱（sink）的传统认知，可能与城市冬季微气候改善、补充喂食提高存活率有关（Bukor等2022）。

未来生物学启示

研究强调需结合基因组学（如SNP）和个体追踪技术，解析：1) 中性基因流与适应性基因座的差异模式；2) 表观遗传（如Caizergues等2021发现的DNA甲基化差异）在快速适应中的作用；3) 城市热岛效应（Pipoly等2022）等非生物因子对选择压力的调控。这些发现为预测生物对人为栖息地改变的响应提供了关键理论基础。