《Applied Sciences》：Alginate-Based Bioformulation with Four Plant Growth-Promoting Bacteria for Sustainable Biostimulation of Spearmint Growth and Natural Defense
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# 摘要翻译
东北驴（Northeastern Donkey）是适应巴西半干旱条件的重要动物遗传资源，以其耐粗性和在严酷环境条件下的生存能力而受到认可。然而，这些动物在生产活动中使用的逐步减少已导致种群数量下降，并加剧了对其遗传多样性丧失的担忧。在此背景下，
# 摘要翻译
东北驴（Northeastern Donkey）是适应巴西半干旱条件的重要动物遗传资源，以其耐粗性和在严酷环境条件下的生存能力而受到认可。然而，这些动物在生产活动中使用的逐步减少已导致种群数量下降，并加剧了对其遗传多样性丧失的担忧。在此背景下，本研究旨在表征来自巴西半干旱区的一个东北驴群体的形态测量变异。使用卷尺和测高仪对共计51头成年驴进行了线性测量和周径测量评估。数据采用主成分分析（PCA）、层次和非层次聚类分析（k-means）、方差分析及典型判别分析（Canonical Discriminant Analysis）进行分析。描述性三成分主成分分析解概括了体周径与总体体型大小、肢体粗壮度以及动物身高与线性体尺维度，解释了总方差的74.49%；然而，平行分析（Parallel Analysis）仅支持保留两个成分，因此三轴解释仍属探索性。聚类分析识别出三种形态结构分型（Morphostructural Profiles），分别对应小体型、中体型和大体型个体。随后采用典型判别分析评估分类一致性，获得了98.0%的表观分类准确率和88.2%的留一交叉验证（Leave-One-Out Cross-Validation, LOOCV）准确率。小体型和大体型分型分别仅出现在Santa Quitéria和Aquiraz，表明可能存在设施相关的影响。结果证明所评估样本内存在表型变异，并有助于更好地理解东北驴的形态多样性。此外，不同形态结构分型的识别为保护举措、群体特征描述和这一濒危地方遗传资源的可持续管理提供了有价值的信息。
# 论文解读
## 研究背景与问题
驴（*Equus asinus*）是人类驯化最早的动物物种之一，在人类社会中发挥重要作用已逾5000年。全球驴存栏量估计约为4600万头，其中约670万头分布于美洲。巴西是南美洲驴存栏量最大的国家之一，近90%的巴西驴群体集中在东北部地区，但由于散养动物未纳入官方畜牧调查，实际数量可能被低估。东北驴（Northeastern Donkey）是适应巴西东北部卡廷加生物群落（Caatinga Biome）半干旱条件的生态类型（Ecotype），以小型体格、高耐粗性和对严酷环境的卓越适应性为特征，这些特性被认为来源于长期自然选择和大体不受控制的繁育过程。除对农村生计的贡献外，驴在巴西东北部还扮演了突出的历史和文化角色，在区域文学、音乐和视觉艺术中反复出现。
然而，近几十年来驴在农业生产体系中的作用显著下降。农业机械化和机动车辆对畜力牵引的替代极大地减少了驴作为役用动物的使用，导致其传统功能丧失并引发广泛遗弃。近年来提取性驴皮贸易的扩张进一步加剧了种群下降，并引发了对动物福利和生物安全的担忧。这些过程共同威胁着地方驴群体的长期存续，加剧了关于该遗传资源保护的讨论。
尽管过去曾有一个育种者协会和一项种质保护计划试图实施系谱记录并获得官方品种认可，但这些举措未能巩固，东北驴仍被归类为生态类型。在正式品种标准不明确且全面遗传信息有限的情况下，多元形态测量方法为探索表型结构提供了有用框架。鉴于有关东北驴形态多样性方面的可用信息有限，研究人员开展了本研究，旨在表征来自巴西半干旱区的一个驴群体的形态测量变异，并识别可能有助于未来保护和特征描述策略的不同形态结构分型。
## 主要技术方法
研究最终纳入51头东北驴（27头母驴和24头完整公驴）作为分析样本，分别来自巴西塞阿拉州（Ceará）的Santa Quitéria市（32头，由州交通部门救助并饲养于Paula Rodrigues农场）和Aquiraz市（19头，饲养于Lar dos Pancinhas动物庇护所）。年龄通过牙科检查估计。使用卷尺和Hauptner测高仪记录17项线性和周径形态测量指标，包括尻宽、鬐甲高（Withers Height）、臀高（Rump Height）、眼隅-唇联合距离、胸宽、耳宽、额宽、胸围（Thoracic Circumference）、口唇部周径、额部周径、颈部前后周径、前臂周径、膝周径、管骨周径（Cannon Bone Circumference）、球节周径（Fetlock Circumference）和系部周径（Pastern Circumference）。体况评分（Body Condition Score, BCS）采用驴专用五级评分系统评估，仅用于分型后表征而未参与分型构建。数据分析手段包括主成分分析（PCA，采用相关矩阵提取）、Ward法层次聚类与k-means非层次聚类、方差分析及Kruskal-Wallis检验、Fisher-Freeman-Halton精确检验，以及基于逐步法的典型判别分析并以留一交叉验证评估分类表现。平行分析以10,000个模拟数据集（含变量内置换敏感性分析）辅助成分保留决策。
## 研究结果
### 主成分分析
前三项未旋转成分的特征值分别为7.33、3.81和1.52，合计解释总标准化方差的74.49%。Varimax旋转后，旋转成分RC1、RC2和RC3分别解释总方差的30.49%、24.69%和19.30%。平行分析支持仅保留两个成分，二者共同解释总方差的65.53%；第三项观测特征值（1.523）低于其95百分位参考值（1.836），置换分析得出相同的保留决策。因此，三成分解仅作为探索性描述表征。RC1在胸围（0.94）、颈后周径（0.93）、颈前周径（0.90）、尻宽（0.88）和胸宽（0.82）上具有高载荷，被解释为代表体周径与总体体型大小；RC2主要与肢体测量相关，在膝周径（0.92）、系部周径（0.88）、管骨周径（0.86）和球节周径（0.76）上载荷较高，被解释为肢体粗壮度维度；RC3集中于线性体尺，如臀高（0.80）、眼隅-唇联合距离（0.80）、鬐甲高（0.74）和耳宽（0.71），被解释为动物身高与线性体尺维度。额宽表现出较低的公因子方差（0.35），表明其变异的大部分未被保留成分捕获。
### 东北驴的形态结构分型
层次聚类分析生成的树状图明确指示形成三个分离良好的组别。据此执行k-means聚类（k=3），将动物精炼分配至三个形态结构分型：分型1含30头、分型2含10头、分型3含11头。三个分型在多项形态测量上表现显著差异。分型3在体型相关测量和体况评分上呈现最高值（平均鬐甲高约104.8 cm，平均胸围约129.2 cm），分型2各项测量值最低（平均鬐甲高约96.6 cm，平均胸围约104.3 cm），分型1在多数性状上居中。体况评分在三组间亦存在显著差异（Kruskal-Wallis H(2) = 20.42, p < 0.001），分型3的平均BCS达5.0，显著高于分型1（3.32）和分型2（2.55）。某些性状如耳宽和膝周径在三组间未见统计学显著差异（p > 0.05）。性别分布未检测到与分型成员的显著关联（Fisher-Freeman-Halton精确检验p = 0.156）。分型分布与设施显著相关：Santa Quitéria的32头驴中，22头（68.75%）属中体型分型，10头（31.25%）属小体型分型，无大体型个体；Aquiraz的19头驴中，8头（42.11%）属中体型分型，11头（57.89%）属大体型分型，无小体型个体。
### 典型判别分析
逐步典型判别分析显示三个形态结构分型之间具有良好的分离度和较高的分类一致性。原始分类中总体98.0%的案例被正确分类；留一交叉验证的总体分类准确率为88.2%。原始分类中仅发生一次误分类，即一头分型2个体被归类为分型1成员，分型1和分型3的分类准确率均为100%。前两个典型函数的得分图显示三个分型在典型判别空间中具有清晰的视觉分离，组质心明显区分。
## 讨论与结论
研究结果表明，基于多元分析的东北驴评估群体可划分为三个相对的形态结构分型，分别特征为相对小、中、大三种体尺。分型间体况评分的显著差异以及最大体况评分在分型3中集中在量表上限的现象，提示所采用的五级评分系统在高端可能存在天花板效应（Ceiling Effect），未来可能需要更精细的评分系统或客观体脂评定方法。
值得注意的是，所有小体型分型动物集中于Santa Quitéria，所有大体型分型动物集中于Aquiraz，表明聚类模式可能部分反映了与设施相关的特征。这些设施的年龄构成、性别构成和当前管理方式各异，而救助前的历史记录不完整。这些交织的特征在本描述性分析中无法分离，因此分型应在该设施基础样本内解释，而不能推定为生态类型范围或遗传上分化的群体。
判别分析结果提供了分类内部一致性和分型间形态测量分化的额外证据，但不能视为对已识别分型的独立验证。由于缺乏分子遗传数据，无法确定所识别的形态测量分型是否反映了潜在的遗传分化。因此，这些聚类应被视作评估样本内的探索性形态结构分型，而非东北驴生态类型群体范围表型结构或独立遗传群体的证据。
**研究结论**：51头救助东北驴的评估样本表现出显著形态测量异质性。多元分析识别出三个内部一致的聚类，分别对应相对小型、中型和大型的形态结构分型。这些分型主要在线性和周径体尺上存在差异，同时也在体况评分上表现出差异（体况评分未用于定义分型成员）。上述发现描述了该设施基础样本内存在的形态测量变异范围，不应被解释为东北驴生态类型群体范围表型结构或遗传分化群体的证据。研究结果的解释受到样本量相对较小且非概率抽样、小型和大型分型具有明显的设施特异性分布、动物来源于救助、救助前历史异质且记录不完整以及缺乏分子遗传数据等限制。因此，识别出的聚类应被视为为未来研究提供初步描述性基线的探索性形态结构分型。在将这些发现用于更广泛的品种特征描述、保护规划或形态标准制定之前，有必要开展涉及更大规模和地理代表性群体的研究，并整合形态测量、环境、系谱、功能及分子遗传等多维度信息。
