围栏效应：非洲水牛(Syncerus caffer)种群遗传分化的早期信号与保护启示

本研究通过分析10个东非水牛种群（3个围栏保护区和7个非围栏区）的mtDNA D-loop序列（400 bp），首次揭示了围栏对大型草食动物遗传多样性的潜在影响。结果显示：围栏种群核苷酸多样性显著更高（0.038 vs 0.030, p=0.005），但基因多样性无差异（0.978 vs 0.973）；遗传分化较弱（FST=0.08, ΦST=0.06），但93%种群对存在单倍型频率分化；隔离距离效应在排除围栏种群后增强（ΦST r=0.464），暗示围栏正在改变自然扩散模式。研究警示：尽管当前遗传多样性仍高，但围栏导致的遗传侵蚀可能已经开始。

　　

围栏在野生动物保护中的作用与遗传效应

ABSTRACT

围栏作为保护管理工具被全球广泛用于减少人兽冲突、疾病传播和野生动物死亡。本研究通过对10个东非水牛种群（3个围栏和7个非围栏）的226条mtDNA D-loop序列（400 bp）进行群体遗传分析，探讨了空间隔离和围栏对水牛遗传多样性与分化的影响。

1 Introduction

围栏在保护区的应用日益增多，但其对大型动物的遗传效应研究有限。遗传多样性是种群适应环境变化的基础，与抗病性（如Foot-and-Mouth disease）、繁殖成功率和环境适应力密切相关。隔离可能导致近交和遗传漂变，降低遗传多样性。尽管mtDNA存在局限性（如仅为母系遗传、有效种群规模较小），但其在历史种群动态研究中仍具价值。

2 Methods

2.1 研究种群与采样

样本来自肯尼亚和坦桑尼亚10个保护区，包括完全围栏的Lake Nakuru国家公园（LNNP）、Ol Pejeta（OPWC）和Solio（SOWC）野生动物保护区，以及非围栏的塞伦盖蒂国家公园（SENP）等。共分析226条序列，其中99条为本研究新生成。

2.2-2.3 基因分析与测序

使用DNeasy试剂盒提取DNA，扩增D-loop区并采用Sanger测序。序列经MEGA X比对，使用Arlequin 3.5和DNAsp 6进行多样性分析。

2.4 遗传多样性与结构

计算单倍型多样性（Hd）、核苷酸多样性（π）和遗传分化指数（F_ST/Φ_ST）。采用AMOVA分析围栏对遗传变异的贡献，Mantel检验评估隔离距离效应。

2.5 自然选择与历史群体统计

通过Tajima's D、Fu's Fs检验和错配分布分析（SSD）推断种群历史动态。

3 Results

3.1 遗传多样性

共发现77种单倍型，64%为种群特有。围栏与非围栏种群的Hd无差异（0.978 vs 0.973, p=0.300），但围栏种群的π更高（0.038 vs 0.030, p=0.005）。Lake Nakuru的π最高（0.045），显著高于其他种群。

3.2 遗传结构

遗传分化较弱但普遍存在：基于单倍型频率的F_ST显示93%种群对分化，而模型距离Φ_ST仅51%。隔离距离效应在排除围栏种群后增强（Φ_ST r=0.464），表明围栏干扰了自然扩散模式。

3.3 群体历史

中性检验未发现选择信号。错配分布显示2/3围栏种群（Solio、Ol Pejeta）和2/7非围栏种群（Ngorongoro、Maswa）呈非单峰分布，提示种群下降或结构分化。

4 Discussion

4.1 遗传多样性

高Hd（0.973-0.978）与非洲象（Loxodonta africana）等广布物种相当。围栏种群更高的π可能反映历史大种群或人为合并不同来源群体。

4.2 遗传结构

分化信号（F_ST>Φ_ST）表明近期隔离。围栏削弱隔离距离效应，印证其阻碍基因流的作用。

4.3 群体历史

非单峰分布种群多位于人类活动密集区（如Nakuru）或允许狩猎区域（Maswa），暗示人为干扰的影响。

5 Conclusion

围栏已开始影响水牛遗传结构，尽管当前多样性仍高。需结合核基因组标记长期监测，防止遗传侵蚀不可逆。研究为平衡保护需求与遗传连通性提供了关键证据。

（注：全文严格基于原文数据，未添加非文献支持内容；专业术语如F_ST、Hd等均按原文格式标注；去除了文献引用和图表索引）