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为探究木薯天蚕(Gonimbrasia belina)遗传多样性等问题,研究人员开展多标记遗传分析,发现其种群存风险,意义重大。
在非洲南部的广袤大地上,有一种备受人们喜爱的美食 —— 木薯天蚕(
Gonimbrasia belina)的幼虫,因其常出没于木薯林地,被亲切地称为 “木薯蠕虫”。这种小小的昆虫,不仅是当地传统美食,富含高蛋白(约 56.9 g/100 g,远超牛肉和鸡肉)、钙、铁、锌等营养成分,还是农村贸易经济的重要组成部分,其跨境贸易额不断攀升,如今已超 8500 万美元。
然而,随着需求激增、栖息地破坏(如砍伐树木作柴火导致木薯林地减少)以及气候变化等因素影响,木薯天蚕的生存面临严峻挑战。过去二十年,关于其数量减少的报道屡见不鲜,在博茨瓦纳、南非、津巴布韦等国家,过度捕捞现象严重,部分地区甚至出现木薯天蚕消失的情况。但由于缺乏正式的记录和监测,人们对其种群的真实状况知之甚少,这给其长期可持续发展带来了巨大隐患。
为了深入了解木薯天蚕的遗传多样性、系统发育地理结构和种群历史,来自南非斯泰伦博斯大学(Stellenbosch University)、南非国家生物多样性研究所(Kirstenbosch Research Centre)、博茨瓦纳国际科技大学(International University of Science and Technology)等机构的研究人员,展开了一项具有重要意义的研究。该研究成果发表在《Conservation Genetics》杂志上。
研究人员采用了多种关键技术方法。在样本采集方面,他们依据木薯天蚕的爆发规律,在 2017 年 3 月至 2022 年 4 月间,从南非、博茨瓦纳和纳米比亚的 24 个采样点收集了成虫和幼虫样本。随后,利用线粒体序列和核 ddRADseq 数据进行分析。线粒体数据通过 Sanger 测序获得,核 ddRADseq 数据则按照特定实验流程进行文库构建和测序分析,最终筛选出用于后续分析的单核苷酸多态性(SNP)标记。
研究结果主要包括以下几个方面:
- 线粒体系统发育地理、遗传多样性和种群历史:通过最大似然树(ML)和中位数连接(MJ)单倍型网络分析发现,木薯天蚕在纳米比亚和林波波河流域呈现出明显的系统发育地理结构,两大区域的种群无共享母系单倍型。在林波波河流域内,南非和博茨瓦纳的种群也存在明显差异,仅有一种单倍型(H13)在两国边境区域共享。从遗传多样性来看,南非的遗传多样性最高,博茨瓦纳最低。历史人口统计显示,纳米比亚种群呈现扩张趋势,而南非和博茨瓦纳种群则趋于稳定。
- 基于 ddRADseq 的遗传结构和多样性:对南非和博茨瓦纳部分样本的核 SNP 分析表明,所有采样区域的遗传多样性都较低。结构分析显示,木薯天蚕种群在精细尺度上呈现结构化,不同采样区域间存在较高分化,有效种群规模较小,且有种群收缩和瓶颈的迹象。
研究结论和讨论部分指出,木薯天蚕受栖息地丧失、气候变化和大规模商业捕捞等因素影响,面临遗传挑战。其在南非和博茨瓦纳的种群遗传多样性低,有效种群规模小,部分地区出现瓶颈效应,这使得它们对环境变化的适应能力减弱,物种生存愈发脆弱。
这项研究首次为木薯天蚕种群的遗传监测提供了基线数据,揭示了其遗传多样性和种群结构的现状,对其保护和管理具有重要意义。研究人员建议,应采取保护措施,如监测种群动态、将个体从遗传多样性较高的区域转移到较低区域,以促进种群恢复,同时要着重保护木薯林地,避免其进一步破坏。未来,研究人员还计划扩大研究范围,涵盖更多地区的木薯天蚕种群,为这一重要食用昆虫的可持续发展提供更全面的科学依据。