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    動物所利用種群基因組途徑揭示褐家鼠大規模入侵新疆的過程

    2021-02-02 動物研究所
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    語音播報

      褐家鼠(Rattus norvegicus)是全球性的家棲性害鼠。褐家鼠入侵新疆地區是近半個世紀以來較典型的“生態入侵事件”,已經給新疆居民的生活和生產帶來困擾,但似乎并未引起廣泛關注。20世紀70年代末,科研人員首次在吐魯番發現褐家鼠,到本世紀初期,褐家鼠幾乎已遍布新疆全境的160萬平方公里。20世紀60年代,蘭-新段鐵路的開通使京-新鐵路全線通車,到70年代中期,在北京到新疆的火車上首次發現了褐家鼠;70年代末,又在吐魯番大河沿火車站附近首次記錄到地面種群;此后,褐家鼠在新疆內地的迅速擴散也和各城市間的鐵路修通有關。因此,有研究推測可能是北京到新疆的火車將華北褐家鼠帶到了新疆,但40多年以來,褐家鼠入侵新疆的來源缺乏充分的科學證據,近期,中國科學院動物研究所農業蟲害鼠害綜合治理研究國家重點實驗室研究員張健旭團隊利用種群基因組的途徑,分析了新疆褐家鼠的入侵歷史。

      研究人員在北疆地區 “吐魯番-烏魯木齊-石河子-克拉瑪依”沿線,采集代表不同時期入侵的褐家鼠樣品并進行全基因組重測序,再與全國其他褐家鼠主要地理種群進行種群基因組比較。研究發現,基于TreeMix構建的拓撲結構表明入侵新疆的褐家鼠種群來自臨近的西北褐家鼠種群。經典的貝葉斯聚類分析、主成分分析及系統發育分析均表明,新疆褐家鼠種群和原產地的褐家鼠種群之間存在顯著的遺傳分化;種群歷史分析表明,新疆種群在入侵新疆之前就已經開始出現與西北種群分離的現象;遺傳多樣性的降低和高連鎖不平衡說明在褐家鼠定殖事件中,遭受到強烈的種群瓶頸或奠基者效應。研究人員通過對新疆褐家鼠種群選擇性清除區間的篩選發現,新疆褐家鼠中與脂代謝和免疫有關的基因可能受到了顯著的自然選擇。遺傳混合分析顯示,新疆種群與其他群體間無明顯基因流存在,說明其可能是單源單次入侵。交通工具(火車,輪船等)是一些生物擴散的有效途徑;火車道和高速公路兩側形成一些動植物擴散入的廊道。研究人員結合種群基因組分析推測,蘭新鐵路的修通形成了西北褐家鼠種群進入新疆地區的廊道,褐家鼠可從地面逐漸進入新疆沿途的居民點,不一定只搭乘火車。

      褐家鼠已成為新疆危害最嚴重的入侵生物之一,給農業、畜牧業、人類健康、生物多樣性等帶來危害。新疆地區的生態系統結構簡單、穩定性差、脆弱易變,應該更加重視褐家鼠入侵的危害問題。過去,我們可能對褐家鼠的入侵過程和危害認識不足,缺乏科學的防范措施,致使褐家鼠在新疆地區快速入侵,對當地居民生活和生產帶來困擾。全世界已有較多將入侵褐家鼠成功清除的治理實例,如在阿留申“老鼠島”(Rat Islands)實施的毒殺褐家鼠的生態修復措施。根據褐家鼠入侵新疆的特點和過程,有必要應采取適當的防治和修復措施,研究人員計劃將進一步對河西走廊地區和南疆等地的褐家鼠進行研究,確定新疆褐家鼠的準確來源和適應進化的特點。

      相關研究成果以Population genomics reveal rapid genetic differentiation in a recently invasive population of Rattus norvegicus為題,發表在Frontiers in Zoology上。該研究主要由張健旭團隊的陳毅、張瑤華等完成,研究工作得到國家基金委項目、中科院戰略性先導科技專項(B類)和IPM國家重點實驗室開放的支持。

      論文連接 

    圖1 烏魯木齊市郊捕獲的褐家鼠

    圖2 褐家鼠的采樣地點分布

    圖3 不同褐家鼠種群的連鎖不平衡衰減

    圖4 褐家鼠種群的歷史及種群間的關系

    打印 責任編輯:張芳丹

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