宿主专一性驱动印度洋-西太平洋珊瑚藤壶的物种分化：广宿主型与窄宿主型的遗传格局解析

本研究针对珊瑚共生藤壶的宿主专一性如何影响种群遗传结构与物种分化这一核心问题，通过分析三种宿主利用策略不同的藤壶（广宿主型Cantellius euspinulosum、窄宿主型C. septimus和Darwiniella angularis）的线粒体COI基因序列，揭示宿主选择与地理屏障对遗传分化的交互作用。结果表明：广宿主藤壶在太平洋群体内因宿主分化形成遗传亚群（K2P=4.43%），而窄宿主类群主要受印度洋-太平洋地理屏障驱动分化；历史种群扩张发生于晚更新世，广宿主型未显示显著种群优势。该研究为珊瑚礁共生生物的适应性演化机制提供关键证据，发表于《Coral Reefs》。

　　

论文解读

珊瑚礁作为全球最具多样性的海洋生态系统之一，承载着大量专性共生无脊椎动物。其中，珊瑚藤壶（Pyrgomatidae）因与宿主珊瑚形成紧密共生关系而备受关注。这类生物在宿主利用策略上呈现连续谱系：广宿主型（generalists）可栖息于多种珊瑚，而窄宿主型（specialists）仅依赖少数宿主。尽管海洋自由生物的生物地理格局已有深入研究，但宿主分布与专一性如何影响共生生物的基因流动与种群结构仍是未解之谜。尤其在全球气候变化加剧珊瑚礁退化的背景下，解析共生生物的演化机制对理解生物多样性维持至关重要。

为探究宿主专一性对基因流动的影响，中央研究院等机构的研究人员聚焦印度洋-西太平洋海域三种宿主利用策略不同的珊瑚藤壶：广宿主型Cantellius euspinulosum（主要宿主为滨珊瑚Porites，兼栖7属珊瑚）、窄宿主型C. septimus（89%栖息于表孔珊瑚Montipora）和Darwiniella angularis（80%依赖Cyphastrea）。研究通过跨洋尺度采样（16个地点，516/165/828个样本），结合线粒体细胞色素c氧化酶亚基I（COI）基因序列分析，整合种群遗传多样性、单倍型网络、中性检验（Tajima's D/Fu's F_s）、错配分布（mismatch distribution）及贝叶斯天际线图（BSP）等方法，系统解析遗传结构与历史动态。

关键技术方法

1. 跨洋采样与宿主记录：在印度洋-西太平洋16个站点采集样本，记录宿主珊瑚种类（依据世界石珊瑚名录更新分类），样本经95%乙醇固定保存。
2. COI基因分析：使用藤壶特异性引物扩增COI基因片段（542-543 bp），通过PCR产物纯化与测序获取序列数据。
3. 种群遗传分析：计算单倍型多样性（h）、核苷酸多样性（π），构建TCS单倍型网络（PopART软件），评估地理与宿主相关的遗传分化。
4. 历史动态重建：基于中性检验（Tajima's D/Fu's F_s）、错配分布（SSD检验）及贝叶斯天际线模型（BEAST v1.10.4），估算种群扩张时间与有效种群大小变化。

研究结果

1. 宿主利用策略的生态分化

C. euspinulosum呈现广宿主特性（75%栖于Porites，兼栖Montipora等7属），而C. septimus与D. angularis表现出高度宿主特异性（>80%栖于单一属）。宿主利用差异为遗传分化奠定生态基础。

2. 宿主驱动的遗传分化（广宿主型）

C. euspinulosum在太平洋内部分化为三个遗传组（图2A）：

• 组1与组2：虽地理重叠（台日越菲等地），但存在13个突变步差异（K2P=4.43%），宿主偏好显著分化：组1独占Montipora venosa、Platygyra等；组2独占Acropora、Goniastrea favulus等（图3A）。
• 组3：巴布亚新几内亚（PNG）特有，遗传隔离显著（K2P>4.57%）。
  该格局揭示宿主特化驱动同域群体遗传分化，暗示广宿主类群内存在隐存种。

3. 地理屏障主导的遗传分化（窄宿主型）

• *C. septimus*：印度洋（泰国普吉岛）与太平洋群体间存在16个突变步差异，而太平洋内部基因流动通畅（图2B），宿主珊瑚（Montipora）无显著遗传分化（图3B）。
• *D. angularis*：印度洋群体（普吉岛、阿曼）与太平洋群体分化显著（13个突变步），PNG群体亦具独特性（图2C），但宿主（*Cyphastre