澳大利亚羊蝇Lucilia cuprina dorsalis种群结构与基因流动的基因组学研究揭示杀虫剂抗性传播机制

本研究针对羊蝇侵袭（flystrike）这一全球畜牧业重大挑战，通过DArTseq技术对澳大利亚86个地理种群的2034只Lucilia cuprina dorsalis进行全基因组分析，首次揭示其三大遗传聚类（西澳、东澳和塔斯马尼亚）的分化模式及基因流动特征。该成果为制定区域性杀虫剂抗性管理策略和新型防治靶点开发提供关键科学依据，对保障每年3.24亿澳元羊毛产业可持续发展具有重要意义。

　　

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羊蝇侵袭（flystrike）是困扰全球畜牧业的重要寄生虫病，由绿蝇属（Lucilia）幼虫引发，每年造成澳大利亚羊毛业3.24亿澳元损失。Lucilia cuprina dorsalis作为主要病原体，其杀虫剂抗性扩散机制长期不明，传统防治依赖手术（mulesing）和化学药剂，但多重抗性出现使管理陷入困境。由于缺乏种群遗传数据，抗性基因传播路径和区域适应性进化规律始终是未解之谜。

墨尔本大学（The University of Melbourne）联合澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）的研究团队，在《BMC Genomics》发表突破性研究。通过DArTseq简化基因组测序技术，对横跨6500公里的86个地理种群进行20,000个位点分析，结合空间自相关检验和迁移率计算，首次绘制澳大利亚羊蝇遗传图谱。

关键技术包括：1）基于Lucitraps的三年跨区域样本采集（2019-2021年）；2）形态学与DArTseq双验证鉴定技术；3）26,130个SNP标记的全基因组扫描；4）fastSTRUCTURE和DAPC聚类分析；5）基于私有等位基因的基因流（Nm）计算。

研究结果

种群遗传结构

PCoA和DAPC分析显示羊蝇形成三大遗传聚类：西澳（WA）、东澳（VIC/NSW/QLD/SA混合）和塔斯马尼亚（TAS）。塔州种群呈现显著遗传隔离（F_ST=0.193），有效种群大小（N_e）最低（13.9-137.2），提示地理隔离和瓶颈效应。

基因流动模式

东澳内部基因流最强（NSW-VIC Nm=20.61），西澳次之（Nm=1.89-5.63），塔州中等（Nm=1.07）。两个西澳种群（East Munglinup/Darkan）出现东澳基因渗入（DAPC支持度<0.7），表明活羊运输可能促进人类介导扩散。

遗传多样性

全基因组杂合度（H_E）显示塔州种群最低（0.199），南澳最高（0.246）。校正固定指数（F'_ST=0.058）和近交系数（F_IS=0.694）证实种群分化。

讨论与意义

该研究首次证实澳大利亚羊蝇非单一随机交配群体，三大聚类反映历史入侵路径：19世纪通过南非/印度船只分批次引入，塔州种群则源于1940年代大陆输入后的遗传漂变。地理距离（R²=0.573）与山地屏障是维持分化的主因，而东澳高强度基因流加速杀虫剂抗性（如dicyclanil）跨区域传播。

研究为差异化防控提供理论依据：1）东澳需协调抗性管理；2）塔州小种群更易发生抗性基因固定；3）西澳应监测人类辅助扩散。基因组数据还可指导不育昆虫技术（SIT）释放策略，并为开发跨种群保守的疫苗靶点（如幼虫分泌蛋白）奠定基础。该成果被评价为"全球蝇蛆病防控的里程碑"，其方法论对研究其他害虫抗性进化具有范式意义。