基因研究发现颈松鸡种群的恢复能力比预期更强

尽管颈松鸡的数量经历了几十年的下降，但对颈松鸡的遗传分析表明，宾夕法尼亚州的州鸟拥有比预期更多的遗传多样性和连通性。研究结果表明，如果实施适当的保护措施，这种标志性猎鸟的数量可以持续保持。这项研究由宾夕法尼亚州立大学和宾夕法尼亚州游戏委员会的研究人员领导，发表在《分子生态学》上。

据研究人员称，自20世纪60年代初以来，宾夕法尼亚州的颈松鸡数量已减少了70%，该州南部的鸟类尤其受到通过蚊子传播的西尼罗河病毒以及由于开发而导致的栖息地破碎化的影响。

宾夕法尼亚州立大学野生动物保护副研究教授、该论文的合著者朱利安·艾弗里(JulianAvery)说：“从所有典型指标来看，颈松鸡都处于快速衰退的状态。”“然而，到目前为止，还没有人使用遗传工具在更深层次上研究这种下降的影响。通过应用全基因组测序，我们发现这种鸟的遗传状况比我们想象的要好，这意味着栖息地保护和其他管理干预措施可以保护这个物种。”

宾夕法尼亚州立大学博士后研究员、该论文的通讯作者莱尔顿·卢纳(LeiltonLuna)解释说，当生物体的种群规模因疾病或栖息地丧失而下降得太低时，就会发生近亲繁殖，这可能会导致遗传多样性随着时间的推移而下降。

卢纳说：“遗传多样性较低的种群很难适应不断变化的环境条件，并且面临更大的灭绝风险。”“就宾夕法尼亚颈松鸡而言，由于种群数量急剧下降，它肯定不具备过去那样的健康遗传条件。即便如此，目前的遗传多样性和连通性水平给了我们很大的希望为了保护这个物种。”

作为第一步，该团队为颈松鸡制作了第一个高质量的参考基因组。卢纳说，参考基因组是特定生物体基因的代表性例子。

“这个参考基因组作为标准化的遗传基线，有助于准确比较个体和群体之间的全基因组多样性，”卢纳说。“此外，这种基因组资源将使我们能够研究重要的问题，例如特定的遗传成分(如适应基因)是否有助于不同颈松鸡种群对西尼罗河病毒的不同反应。”

自20世纪60年代初以来，宾夕法尼亚州的颈松鸡数量已减少了70%，该州南部的鸟类尤其受到通过蚊子传播的西尼罗河病毒以及因开发而导致的栖息地破碎化的影响。图片来源：安德烈扎·席尔瓦

为了调查宾夕法尼亚州颈松鸡的种群健康状况，研究小组对栖息地内54只鸟类的基因组进行了测序，这些鸟类的基因组因发育而支离破碎，但又完好无损。研究人员检查了序列数据以寻找基因流动的证据，这表明遗传物质在迁徙种群之间很容易交换。

“我们将每个人与我们采样的其他每个人进行了比较，”卢纳说。“通过这样做，我们能够判断这些鸟类是否都属于单一地理种群或不同种群，以及栖息地破碎化和地形海拔等环境因素如何影响鸟类的有效扩散，因此，交换基因。”

他说，该团队的DNA分析为全州人口细分提供了微弱的证据，尽管研究人员发现南部地区的遗传连通性有所减少，那里的鸟类栖息地因人类发展而支离破碎。

“这告诉我们，人们的表现可能没有我们预期的那么糟糕，”卢纳说。“它还帮助我们告知野生动物管理者哪些地区最能从栖息地走廊的发展中受益。然而，这只是这个特定时刻的人口快照。未来，我们希望分析博物馆标本的DNA，以便我们可以将当今人群的遗传多样性和连通性与西尼罗河病毒出现之前以及栖息地如此分散之前的人群进行比较。”

令人惊讶的是，研究小组表示，他们还偶然发现了两种遗传“异常”的存在，称为染色体倒位。当DNA片段断裂然后以相反的顺序重新连接时，就会发生这种情况。

“我们在一些采样的个体中发现了染色体倒位，并且在来自英联邦各地的个体中发现了这些染色体倒位，”宾夕法尼亚州立大学生物学助理教授、合著者戴维·托斯(DavidToews)说。

“数据非常清楚，”他说。“颈松鸡基因组的这两大块与基因组的其余部分高度不同，并且它们与鸟类中任何明显的地理模式没有关联。它为故事增添了有趣的褶边。”

雄性颈松鸡的脚上会长出经过修饰的鳞片，这可能有助于在冬季增加表面积。图片来源：朱利安·艾弗里，宾夕法尼亚州立大学

Toews指出，以前在其他鸟类中也发现过染色体倒位，并通过不同的羽毛图案或更激进的行为来表达。他说，研究小组还不知道倒转会如何影响颈松鸡。这是该团队计划进一步研究的一个主题。

Toews表示，与此同时，染色体倒位对保护具有重要意义。

“从表面上看，所有颈松鸡看起来都非常相似，但实际上它们具有深刻的遗传差异，”他说。“在保护的背景下，重要的是要超越物种整体来考虑保护具有这些遗传变异的个体。”

艾弗里指出，宾夕法尼亚州立大学与宾夕法尼亚州狩猎委员会、宾夕法尼亚州鱼类和船舶委员会以及宾夕法尼亚州保护和自然资源部等州机构合作有着悠久的历史，收集和分析有助于制定保护策略的科学数据。他说，研究小组的研究结果表明，某些管理干预措施可能有助于鸟类维持健康的种群。这些包括：

创建和维护在功能上连接森林地区和人口的栖息地

评估狩猎的影响以确保收获不会导致弱势群体数量减少

实施定期遗传监测以跟踪变化并评估栖息地干预是否会导致积极的遗传变化

“颈松鸡不仅在生态系统中发挥着重要作用，而且它们也非常有趣，”艾弗里说。“雄性在春天发出这种击鼓声来吸引异性。当它们在树林里击鼓时，你可以从身体上感受到低音。它们还将鼓声与华丽的装饰性羽毛和展开的尾巴搭配在一起，类似于过度的装饰性羽毛和展开的尾巴。-雄孔雀的顶级表演。最重要的是，在秋天，颈松鸡的脚趾鳞片会长出这些迷人的延伸，这可能有助于在冬季增加表面积。它们既美丽又奇异，而且它们值得我们的保护关注。”

这篇论文的其他作者包括野生动物生物学家丽莎·威廉姆斯(LisaWilliams);KennethDuren，猎鸟部门主管;雷纳·泰尔(ReinaTyl)是野生动物生物学家，均在宾夕法尼亚州游戏委员会工作。