墨西哥白蛉(Diptera: Psychodidae)的隐秘多样性:基于COI条形码和MALDI-TOF MS技术的物种界定研究

【字体: 时间:2025年07月27日 来源:Journal of Insect Science 2.1

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  本研究针对墨西哥过渡带白蛉物种鉴定难题,通过整合COI(细胞色素c氧化酶亚基I)条形码和MALDI-TOF MS(基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱)技术,揭示了Micropygomyia和Psathyromyia属中存在多个隐存种,并发现Pintomyia serrana系列疑似新种。该研究为病媒监测提供了新型分子标记和快速鉴定方法,对理解白蛉生物多样性及利什曼病防控具有重要意义。

  

在热带病防控领域,白蛉(Diptera: Psychodidae)作为利什曼原虫(Leishmania)等重要病原体的传播媒介,其准确物种鉴定始终是公共卫生的焦点。然而传统形态学分类面临巨大挑战——近38%的墨西哥白蛉物种缺乏分子特征,且广泛存在的隐存种(cryptic species)和表型可塑性严重干扰鉴定。更棘手的是,部分属种如Micropygomyia durani和Psathyromyia shannoni的种群存在显著遗传分化,却缺乏可靠的鉴别特征,这直接影响了病媒监测的准确性。

墨西哥国立自治大学(Universidad Nacional Autónoma de México)的研究团队在《Journal of Insect Science》发表的研究中,创新性地结合多学科技术手段,对墨西哥近热带区的白蛉群落展开深度解析。通过采集新莱昂州、普埃布拉州等7个州的样本,研究人员采用COI基因条形码构建系统发育树,并首次应用MALDI-TOF MS建立蛋白指纹图谱。关键技术包括:1)基于Shannon陷阱的野外采样;2)线粒体COI基因扩增与测序;3)六种算法(ABGD/ASAP/GMYC等)的物种界定分析;4)群体遗传学参数(Fst/π值)计算;5)昆虫胸部蛋白质谱检测技术优化。

分子分类学突破
最大似然法(ML)和贝叶斯推断(BI)系统树显示,传统认定的单一物种实际包含多个分子操作分类单元(MOTUs)。尤为突出的是Psathyromyia shannoni在墨西哥形成4个地理种群,其中金塔纳罗奥州(QR)存在两个遗传距离达4.3%的隐存谱系(Fst=0.86)。类似现象在Micropygomyia属更为显著,原先的Mi. cayennensis亚种实际包含5个分化程度达10-18%的独立进化单元,强烈提示需要重新审定其分类地位。

形态与分子冲突
研究在瓦哈卡州发现与Mi. durani形态相似但COI差异13.16%的新种群(暂定名Mi. aff. durani),其咽部棘突呈独特心形排列

。而疑似新种Pintomyia sp.与巴西Pi. serrana的遗传距离高达20%,其生殖突结构特征为分类修订提供了新证据。

质谱技术验证
针对13个物种建立的MALDI-TOF MS数据库显示,不同地理种群的白蛉具有稳定特异的蛋白峰图谱(2-6 kDa)

。尽管乙醇保存样本需经24小时水化处理,该技术仍成功区分了近缘种,为野外监测提供了小时级鉴定方案。

这项研究从根本上改变了人们对墨西哥白蛉多样性的认知:1)揭示了地理隔离和内生菌(Cardinium/Wolbachia)可能驱动的物种形成机制;2)建立了首个中美洲白蛉蛋白质谱数据库;3)为Lutzomyia cruciata等病媒的隐存种鉴定提供分子阈值(3-7.4% COI差异)。正如通讯作者Atilano Contreras-Ramos强调的,未来需整合几何形态测量学和宏基因组学,以解析这些"貌合神离"的白蛉种群背后的进化动力。该成果不仅为修订新热带区白蛉分类系统奠定基础,更将优化利什曼病的精准防控策略。

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