亚历山大群岛狼岛屿种群近交衰退的基因组分析揭示地理隔离对遗传多样性的影响

这篇研究通过基因组杂交捕获技术，对阿拉斯加东南部亚历山大群岛狼（Canis lupus ligoni）的58个个体进行测序，揭示了普林斯威尔士岛（POW）种群因地理隔离导致的严重近交现象（FROH高达0.39）。研究利用纯合片段（ROH）分析发现，POW狼群近期（1-10代内）近交频率显著高于其他种群，其遗传多样性（π=0.00109）比邻近种群低20%以上，与经历近交衰退的皇家岛狼群（IRNP）相似。该成果为小隔离种群管理（如设定狩猎配额、栖息地保护）提供了关键基因组学依据。

　　

1 引言

栖息地碎片化与气候变化正导致野生动物种群规模缩小和隔离，岛屿种群因地理限制更易发生近交。亚历山大群岛狼作为阿拉斯加东南部特有亚种，其普林斯威尔士岛（POW）种群因栖息地丧失和过度狩猎面临生存危机。研究团队开发了一种针对狼基因组非编码区的杂交捕获技术，通过分析58个样本（2002-2016年）的31,526个SNP位点，首次量化了该种群的近交程度。

2 材料与方法

2.1 研究系统

POW岛面积6670 km²，历经大规模伐木导致94%原始森林消失，主要猎物黑尾鹿数量锐减。狼群年捕获量7-164只，2014年种群低谷时仅存89只。

2.3 捕获设计

为避免犬科SNP芯片的偏倚，团队基于canFam3.1参考基因组设计探针，靶向43.5 Mb非重复非编码区，最终获得45.9 Mb有效捕获区域。

2.5 生物信息学

使用Trimmomatic和BWA进行数据清洗比对，GATK检测SNP，过滤标准包括：次要等位基因频率（MAF）>0.05、平均深度>10×。通过ADMIXTURE分析群体结构，采用ROH≥1 Mb和≥10 Mb划分近期与历史近交。

3 结果

3.1 群体结构

ADMIXTURE分析揭示三个遗传群体：POW岛群（n=15）、南部岛屿-大陆群（SE，n=29）和西北大陆群（NW，n=14）。POW与SE、NW的F_ST分别为0.16和0.23，PCA显示PC2解释4.15%变异，明确其遗传隔离。

3.2 遗传多样性

POW狼π值（0.00109）较SE（0.00140）和IRNP（0.00149）低20%，F_ROH≥1Mb均值0.39（IRNP为0.30）。ROH长度分析显示，POW狼10代内近交比例最高（均值0.13），反映近期种群瓶颈。

4 讨论

4.1 管理启示

POW狼的近交程度与濒临灭绝的皇家岛狼相当，但尚无直接证据表明存在近交衰退（如繁殖力下降）。研究建议通过定期基因流（如每世代引入>1个个体）缓解遗传负荷，但需避免IRNP式"基因清扫"风险。

4.2 进化意义

长期隔离可能使POW狼清除部分有害隐性基因（类似岛屿狐案例），但全基因组测序显示其有害突变累积量仍可能威胁长期存活。研究强调需结合ROH分析与适合度测量（如幼崽存活率）制定精准保护策略。

5 未来方向

需开展：①全基因组测序评估有害突变负荷；②模拟迁徙方案对遗传结构的影响；③建立长期监测网络追踪近交衰退表型（如短尾畸形）。该基因组方法为其他孤立种群管理提供了可复制的技术框架。