南充市福壽螺種類與遺傳多樣性分析

李錦 楊玲玲 賴利平 周昭敏 羅怡 靳聯(lián)娟

DOI：10.16246/j.issn.1673-5072.2024.04.001

收稿日期：2023-05-11? 基金項目：四川省科技廳青年項目（2022NSFSC1730）；西華師范大學博士科研啟動項目（20E057）

作者簡介：李錦（1989—），女，博士，講師，主要從事水域生態(tài)學研究。

通信作者：李錦，E-mail：lijin@cwnu.edu.cn

引文格式：李錦，楊玲玲，賴利平，等.南充市福壽螺種類與遺傳多樣性分析［J］.西華師范大學學報（自然科學版），2024，45（4）：343-349.［LI J，YANG L L，LAI L P，et al.Analysis on the species and genetic diversity of Pomacea in Nanchong［J］.Journal of China West Normal University （Natural Sciences），2024，45（4）：343-349.］

摘? 要：本研究基于線粒體COⅠ基因?qū)δ铣涫懈勐莘N類和遺傳多樣性進行了研究，并與國內(nèi)其他已報道的福壽螺種群，尤其是川渝地區(qū)進行了比較和系統(tǒng)分析。結(jié)果表明：（1）南充市轄三區(qū)共發(fā)現(xiàn)小管福壽螺（P.canaliculata）和斑點福壽螺（P.maculata）2種。其中，小管福壽螺單倍型以Hap2（43.33%）和Hap5（20.00%）為主，單倍型多樣性為0.63，核苷酸多樣性為0.020 00，核酸平均差異數(shù)為13.88，遺傳多樣性較高；斑點福壽螺以Hap7（20.00%）為主，單倍型多樣性為0.29，核苷酸多樣性為0.000 46，核酸平均差異數(shù)為0.29。（2）優(yōu)勢單倍型Hap2、Hap5和Hap7在川渝地區(qū)廣泛分布，并分別與中國分布廣泛的單倍型Pc4、Pc1和Pm10同源。建議南充地區(qū)的福壽螺防控以小管福壽螺為主要對象，同時將高坪區(qū)螺溪河作為福壽螺重點管理和防治區(qū)域。

關(guān)鍵詞：斑點福壽螺；小管福壽螺；生物入侵；嘉陵江流域；南充市

中圖分類號：Q959.21??? 文獻標志碼：A??? 文章編號：1673-5072（2024）04-0343-07

福壽螺屬（Pomacea）隸屬于軟體動物門（Mollusca）腹足綱（Gastropoda）前鰓亞綱（Prosobranchia）中腹足目（Mesogastropoda）瓶螺科（Ampullariidae），原產(chǎn)于南美洲。該類群包含多個物種，如小管福壽螺（Pomacea canaliculata）、斑點福壽螺（P.maculata）等。1980年初，我國首次引入福壽螺進行養(yǎng)殖，后因其口感不佳而棄養(yǎng)。之后，引入的福壽螺大面積擴散至農(nóng)田、河流和池塘等生態(tài)系統(tǒng)中，啃食植物莖葉，對農(nóng)作物產(chǎn)生巨大危害［1］。同時，福壽螺是廣州管圓線蟲（Angiostrongylus cantonensis）的中間宿主，人或動物感染管圓線蟲后，會出現(xiàn)嗜酸性粒細胞增多性腦膜炎癥狀，如頭痛、嘔吐及低熱［2］。此外，福壽螺入侵后會與土著螺類競爭，造成生物多樣性降低［3］；在繁殖季節(jié)，福壽螺顏色鮮明的卵塊黏附在植物莖稈、建筑物墻面等，也會破壞當?shù)氐纳鷳B(tài)景觀［4］。目前，小管福壽螺已被世界自然保護聯(lián)盟（IUCN）列為全球100種最有害的外來入侵物種之一［5］。2022年12月，小管福壽螺亦被列入我國《重點管理外來入侵物種名錄》。

目前入侵我國的福壽螺屬主要包括3個種類：小管福壽螺（P.canaliculata）、隱秘福壽螺（P.occulta）和斑點福壽螺（P.maculata）（在之前的報道中也稱P.insularum，與P.maculata同物異名）［6］。小管福壽螺是絕大多數(shù)地理入侵種群的優(yōu)勢種類；隱秘福壽螺通常與小管福壽螺同域分布，但種群數(shù)量較??；斑點福壽螺分布范圍相對較窄，但目前陸續(xù)在四川、重慶、廣西、江蘇蘇州、浙江和香港等地有相關(guān)入侵報道［6-7］。不同福壽螺種類在生物學和生態(tài)學上存在諸多差異。例如，小管福壽螺生長較斑點福壽螺更加快速，性成熟時間更早，卵粒直徑更大［8］，但其卵塊中卵粒數(shù)少于斑點福壽螺［9］。其次，小管福壽螺與斑點福壽螺和隱秘福壽螺相比，高溫脅迫下其不同組織中熱激蛋白HSP的表達水平最高，具有更高的耐溫脅迫潛在能力［10］。因此，明晰入侵地福壽螺種類既是入侵防控的基礎，也有助于了解福壽螺入侵來源和進化方向，為后續(xù)開展福壽螺的生物和生態(tài)學研究和防控奠定基礎［11］。由于福壽螺形態(tài)具有高度變異性，通過殼形區(qū)分不同種類存在困難［12］。目前有效的鑒定方法主要依靠分子遺傳學方法，例如線粒體細胞色素c氧化酶亞基Ⅰ基因（COⅠ基因）條形碼技術(shù)［13-14］。

南充市位于四川東北部，嘉陵江中游（30°35′—31°51′N，105°27′—106°58′E）。市轄區(qū)的地貌以丘陵為主，分布有低山帶壩、中丘中谷以及高丘低山。氣候?qū)儆谥衼啛釒駶櫦撅L氣候，多年平均氣溫17.6 ℃，極端最高氣溫41.3 ℃，最低氣溫-2.6 ℃［15］。該區(qū)域?qū)儆趪乙?guī)劃的四川省重要農(nóng)產(chǎn)品作物圈，主要糧食農(nóng)作物包括水稻、小麥、玉米和紅薯等［16］。然而，近年來有關(guān)福壽螺的入侵報道引起了關(guān)注，入侵區(qū)域涵蓋了南充市下轄的儀隴、南部等地的水田和池塘等水域。盡管已有入侵報道，但關(guān)于入侵南充市的福壽螺種類尚未明確。為了填補這一知識空白，本研究基于COⅠ基因?qū)Υ诉M行探究，旨在明確南充市入侵福壽螺的種類、遺傳多樣性，以及與其他入侵種群的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，以期豐富關(guān)于入侵福壽螺種類及其地域分布的基礎數(shù)據(jù)，并為南充地區(qū)福壽螺的入侵治理提供必要的基礎數(shù)據(jù)和背景資料。

1? 研究方法

1.1? 樣品采集

福壽螺的幼螺和成螺在自然狀態(tài)下主要依靠水流傳播［4］，因此，本研究主要以南充市轄三區(qū)的河流為調(diào)查區(qū)域。于2022年7月，分別在南充市順慶區(qū)的荊溪、蘆溪和漁溪，高坪區(qū)的螺溪河、闕家河，嘉陵區(qū)的吉安河、西溪河，嘉陵江干流青居等處進行了現(xiàn)場踏查，每個采樣點記錄福壽螺棲息生境。采集福壽螺的卵塊、成螺，保存于50 mL的塑料瓶中，加入90%酒精固定，帶回實驗室-20 ℃保存。

1.2? DNA提取、PCR及測序

隨機選取每個樣點采集的福壽螺樣品。成螺選取其腹足，用剪刀剪取10 mg組織，用75%乙醇溶液清洗后置于干凈的濾紙上，待表面乙醇揮發(fā)后轉(zhuǎn)移至1.5 mL離心管中，加入適量液氮充分研磨。卵塊利用10%NaOH溶液分離后，取單粒完整的卵，用滅菌水漂洗2次，再用75%乙醇漂洗1次，置于干凈的濾紙上，待表面乙醇揮發(fā)后，轉(zhuǎn)移至1.5 mL離心管中，使用移液槍頭將卵殼破碎，釋放卵內(nèi)組織液。利用DNA提取試劑盒（Qiagen 69504）提取福壽螺DNA組。每個樣品分別獲取200 μL總DNA溶液，使用超微量紫外分光光度儀進行濃度和純度的檢測。

使用通用引物LCO940和HCO2198［17］擴增采集樣品的COⅠ基因。COⅠ目的基因片段PCR擴增反應體系為25 μL，包括TaKaRa Premix Taq 12.5 μL，上下游引物各1 μL（10 μmol·L-1），已提取的福壽螺DNA1 μL，加無菌去離子水補足至25 μL。PCR循環(huán)條件為：94 ℃預變性3 min；94 ℃變性30 s，50 ℃退火30 s，72 ℃延伸1 min，共34個循環(huán)；72 ℃延伸10 min，4 ℃終止反應。PCR擴增體系及條件參考文獻［14］。將擴增出的序列送至擎科生物進行測序。測序后得到的COⅠ序列上傳至NCBI中（序列號OQ873981-OQ874010）。

1.3? 福壽螺COⅠ單倍型及其系統(tǒng)發(fā)育分析

將測序所獲的COⅠ序列在NCBI數(shù)據(jù)庫中進行Blast比對分析，初步確定樣品種類。為了厘清南充市分布的福壽螺單倍型與川渝地區(qū)已報道的福壽螺單倍型關(guān)系，本研究將成都、遂寧、重慶合川、重慶華嚴寺等地入侵福壽螺COⅠ序列［14］與此次調(diào)查所得的COⅠ序列合并，構(gòu)建出川渝地區(qū)福壽螺COⅠ序列數(shù)據(jù)集。利用Clustalx軟件對COⅠ序列數(shù)據(jù)集進行多重序列比對，去除兩端冗余序列。利用DnaSP 5.0軟件［18］計算川渝地區(qū)福壽螺COⅠ序列數(shù)據(jù)集包含的單倍型；同時計算南充市河流生境中福壽螺單倍型多樣性（Haplotype Diversity，h）、核苷酸多樣性（Nucleotide Diversity，π）和核酸平均差異數(shù)（Average Number of Nucleotide Difference，k）。

為了進一步探究川渝地區(qū)福壽螺單倍型與國內(nèi)其他地區(qū)福壽螺種群系統(tǒng)進化關(guān)系，本研究以蒲佳佳等［7］總結(jié)的目前中國內(nèi)地和香港等地發(fā)表的小管福壽螺單倍型（Pc1-9，Pc11-13）和斑點福壽螺單倍型（Pm10，Pm32，Pm33）［7］為比對對象，以P.diffusa（HQ908056）作為外群，構(gòu)建基于福壽螺線粒體COⅠ基因的系統(tǒng)發(fā)育樹。首先，使用CluxtalX軟件對選取的線粒體COⅠ基因序列進行多重序列比對；之后，采用MrBayers 3.7 軟件［19］構(gòu)建貝葉斯系統(tǒng)發(fā)育樹；然后，運用Model test 3.7 軟件分別對線粒體COⅠ基因單倍型和核基因單倍型進行最佳堿基替換模型估算，根據(jù)赤池信息量準則（AIC）確定最佳堿基替換模型；最后，使用iTOL軟件［20］制作貝葉斯樹的拓撲結(jié)構(gòu)圖。

2? 研究結(jié)果

2.1? 南充市福壽螺種類、COⅠ序列單倍型以及分布概況

在南充地區(qū)共發(fā)現(xiàn)福壽螺的8個單倍型，分別屬于小管福壽螺和斑點福壽螺2個種類（表1）。其中小管福壽螺包含6個單倍型，以Hap2（43.33%）和Hap5（20.00%）為優(yōu)勢單倍型，h=0.63，π=0.020 00，k=13.88；斑點福壽螺包括2個單倍型，以Hap7（20.00%）為優(yōu)勢單倍型，h=0.29，π=0.000 46，k=0.29。

不同福壽螺種類在南充市河流生境中的分布詳見圖1，小管福壽螺和斑點福壽螺的同域分布暫只見于高坪區(qū)螺溪河。

2.2? 南充市與其他地區(qū)福壽螺種群的系統(tǒng)進化關(guān)系

由南充、成都［14］、遂寧［14］、重慶合川［14］、重慶華嚴寺［14］等地構(gòu)成的川渝地區(qū)福壽螺COⅠ序列集共包括87條序列，長度為623 bp。序列集共有10個單倍型，分別屬于小管福壽螺、斑點福壽螺和隱秘福壽螺3個種類（表2）。小管福壽螺共6個單倍型，其中Hap5在川渝分布范圍最廣，包括南充、成都、遂寧、重慶合川和重慶華嚴寺；其次為Hap1，除重慶合川外，在南充、成都、遂寧和重慶華嚴寺均有報道；Hap2暫僅見于南充和重慶合川（二者屬嘉陵江流域）；而Hap3、Hap4和Hap6暫只在南充有報道。斑點福壽螺單倍型共3個單倍型，其中Hap7在川渝分布范圍較廣，包括南充、成都、遂寧、重慶合川和重慶華嚴寺；Hap8暫只在重慶華嚴寺寺有報道；Hap9暫只在南充有報道。隱秘福壽螺目前僅報道單倍型1種（Hap10），該單倍型分布于遂寧和重慶華嚴寺。

系統(tǒng)進化樹結(jié)果表明（圖2）：小管福壽螺單倍型Hap5與蒲佳佳等［7］報道的Pc1遺傳關(guān)系較近，單倍型Hap1與Pc2遺傳關(guān)系較近，單倍型Hap2與Pc4遺傳關(guān)系較近；斑點福壽螺單倍型Hap7與蒲佳佳等［7］報道的Pm10遺傳關(guān)系較近；除此外，單倍型Hap9、Hap6、Hap4、Hap3為南充地區(qū)特有的單倍型。

3? 討? 論

本研究基于COⅠ基因鑒定出南充地區(qū)福壽螺包括小管福壽螺和斑點福壽螺2個種類，其中小管福壽螺6個單倍型，斑點福壽螺2個單倍型。相比于其他地區(qū)，南充地區(qū)的福壽螺種群表現(xiàn)出較高的遺傳多樣性（表3）。遺傳多樣性能夠反映物種的入侵潛力，是物種在長期進化過程中對環(huán)境變化的一種適應［21］。受奠基者效應和橋頭堡效應影響，國內(nèi)大部分報道的福壽螺種群遺傳多樣性較低，例如，中國香港小管福壽螺（h=0.441，π=0.017，k=8.910）［6］，西湖水域小管福壽螺（h=0.488，π=0.023，k=13.494）［4］，蘇州市小管福壽螺（h=0.399，π=0.017）［22］。南充河流系統(tǒng)中福壽螺較高的遺傳多樣性可能與以下因素有關(guān)：（1）多次引入。國內(nèi)最早的福壽螺引入可推溯至80年代初，直至80年代中后期才引入川渝地區(qū)［1］，期間存在多次引入［17］。有研究表明，入侵歷史與種群遺傳多樣性具有一定相關(guān)關(guān)系，多次引入可造成遺傳多樣性升高［6，23］。（2）河流的連通性促進了不同種群的基因交流。之前研究中大部分福壽螺樣品來自農(nóng)田、池塘或者湖泊等地，本研究的樣品均來自河流生境。河流廊道是物種擴散和基因交流的一條重要途徑。有研究證明，河流連通性可以促進水生生物種群的遺傳多樣性［24］。Zhao等［25］對農(nóng)田系統(tǒng)和非農(nóng)田系統(tǒng)中福壽螺的核酸多樣性和單倍型多樣性進行了比較，發(fā)現(xiàn)農(nóng)田系統(tǒng)中小管福壽螺的核酸多樣性、斑點福壽螺單倍型多樣性均低于非農(nóng)田系統(tǒng)種群［25］，該研究結(jié)果在一定程度上佐證了這一猜想。但福壽螺的遺傳多樣性是否與水文連通性相關(guān)，需要后續(xù)的研究進行驗證。

目前中國內(nèi)地和香港地區(qū)已報道小管福壽螺共12個COⅠ單倍型，斑點福壽螺共3個COⅠ單倍型［7］。南充地區(qū)發(fā)現(xiàn)的優(yōu)勢單倍型Hap2、Hap5和Hap7分別與與國內(nèi)已報道的Pc4［7］、Pc1［7］和Pm10［7］單倍型同源。Pc1和Pm10是國內(nèi)分布最廣泛的小管福壽螺和斑點福壽螺單倍型，Pc1可溯源至阿根廷，而Pm10可溯源至巴西，Pc4則主要分布于中國長江下游和香港地區(qū)，該單倍型為福壽螺入侵中國后在本土不斷演化后所產(chǎn)生［7］?；诖?，推測南充地區(qū)小管福壽螺主要來源為阿根廷，并可能通過國內(nèi)其他地區(qū)二次引入；斑點福壽螺入侵來源為巴西，可能通過東南亞地區(qū)引入。

4? 結(jié)? 論

本研究調(diào)查發(fā)現(xiàn)，南充地區(qū)河流生境中福壽螺包括小管福壽螺和斑點福壽螺2個種類，以小管福壽螺為優(yōu)勢種類。因此，南充地區(qū)的福壽螺入侵防控可參照小管福壽螺的生物學和生態(tài)學基礎資料制定對應的措施。另外，南充地區(qū)螺溪河存在小管福壽螺和斑點福壽螺同域分布，二者可能存在雜交漸滲，并由此繁育出入侵能力更強的后代［26-28］，未來需要通過核基因進一步確證它們的同域分布雜交漸滲現(xiàn)象。此外，建議將高坪區(qū)螺溪河作為福壽螺重點管理和防治示范區(qū)域，通過設置防螺網(wǎng)，阻止福壽螺隨水流擴散；同時加強福壽螺的入侵危害宣傳，減少人為擴散風險。

致謝：在野外采樣中，楊茜、沈靜和黃相欽同學給予了幫助，在此一并致謝！

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Analysis on the Species and Genetic Diversity of Pomacea in Nanchong

LI Jin1，YANG Ling-ling1，LAI Li-ping1，ZHOU Zhao-min1，LUO Yi1，JIN Lian-juan2

（1.College of Life Science，China West Normal University，Nanchong? Sichuan 637009，China；2.Agriculture Bureau of Shunqing District，Nanchong Sichuan 637003，China）

Abstract：Based on the mitochondrial COⅠ gene，this study explores the species and genetic diversity of Pomacea in Nanchong.In addition，a comparison and a phylogenetic analysis are conducted with other reported Pomacea populations in China，especially those in Sichuan-Chongqing area.The results are as follows：（1） P.canaliculata and a P.maculata are the two species found in the three districts of Nanchong；the dominant haplotypes of? P.canliculata are Hap2 （43.33%） and Hap5（20.00%）；the haplotype diversity is 0.63 and the nucleotide diversity is 0.020 00 while the average number of nucleic acid differences is 13.88，indicating a high genetic diversity；the dominant haplotype of P.maculata? is mainly Hap7 （20.00%） and the haplotype diversity is 0.29 while the nucleotide diversity is 0.000 46 and the average number of nucleic acid differences is 0.29.（2） Hap2，Hap5 and Hap7 are the dominant haplotypes widely distributed in Sichuan-Chongqing area and they are homologous to the widespread haplotypes Pc4，Pc1 and Pm10 in China，respectively.Therefore，it is suggested that the prevention and control of Pomacea in Nanchong area should take P.canaliculata as the prime target and the Luoxi River in Gaoping district should be the key management and control area of Pomacea.

Keywords：P.maculata;P.canaliculata；invasive species；Jialing River Basin；Nanchong