华南特有赤腹马口鱼(Opsariichthys rubriventris)的种群基因组学与保护启示：基于线粒体和全基因组SNP的阶跃式分化与近期衰退解析

《Global Ecology and Conservation》：Stepwise Diversification and Recent Decline Revealed by Mitochondrial and Genome-wide SNP Data: Phylogeography and Conservation Insights into Opsariichthys rubriventris in Southern China

本研究针对珠江流域特有小型溪流鱼类赤腹马口鱼面临的栖息地破碎化及遗传多样性丧失风险，通过整合线粒体细胞色素b基因和全基因组SNP数据，系统解析了其种群遗传结构。研究揭示该物种存在极低的种群内多样性、显著近交系数(FIS)及强烈的河流间遗传分化(FST最高达0.743)，并识别出对应漠阳江、西江、东江及明溪的4个地理谱系。通过谱系生物地理学重建，提出其自漠阳江向西江、东江至明溪的阶跃式扩散模式，发现近期种群衰退且无冰后扩张迹象。基于此提出6个进化显著单元(ESU)和4个管理单元(MU)，为华南濒危淡水生态系统保护提供关键依据。

　　

在中国南方的溪流中，生活着一种身披霞光的小型鱼类——赤腹马口鱼(Opsariichthys rubriventris)。作为鲤科鱼类中的特有种，它们仅分布于广东省境内的部分河流，如同隐士般栖息于上游清澈的水域。然而，这些美丽的溪流居民正面临着严峻的生存挑战：栖息地破碎化、水文学改变、污染等人类活动压力不断加剧，加上其自身分布范围狭窄、扩散能力有限，使得该物种的生存状况岌岌可危。

为了深入了解这一特有物种的进化历史与保护需求，研究人员开展了一项综合性的种群基因组学研究。通过采集珠江流域及邻近独立水系的7个地理种群样本，结合线粒体细胞色素b(cyt b)基因和全基因组单核苷酸多态性(SNP)标记，揭示了赤腹马口鱼令人担忧的遗传状况。

研究发现，赤腹马口鱼种群内遗传多样性极低，所有种群均显示正近交系数(F_IS)，表明有效种群规模较小。更令人担忧的是，不同河流系统间的遗传分化极为强烈(F_ST最高达0.743)，显示种群间连通性严重受限。系统发育分析明确了4个地理上离散的谱系，分别对应漠阳江、西江、东江和明溪江，其中漠阳江谱系处于基部分支位置。

通过分化时间估算，研究人员重建了该物种的进化历程：最早的谱系分离发生于约174万年前，随后在中更新世发生了进一步分化。谱系生物地理学重建支持了一个从漠阳江到西江，再到东江，最后至明溪江的阶跃式扩张模式。值得注意的是，基因流动呈现高度不对称性，且主要局限于东江内部。

种群历史重建显示，赤腹马口鱼近期出现了种群衰退，且没有冰后扩张的迹象，这与其近亲物种的扩张模式形成鲜明对比，突显了其特殊的脆弱性。基于这些发现，研究提出了6个进化显著单元(ESU)和4个管理单元(MU)，为这一特有物种的保护管理提供了科学依据。

在技术方法层面，本研究采用了多重ISSR简化基因组测序(MIG-seq)技术获取全基因组SNP数据，这是一种适用于非模式物种种群基因组推断的高性价比方法。同时，通过线粒体细胞色素b基因测序进行交叉验证，为母系历史和新近等位基因频率分化提供了互补视角。样本涵盖珠江流域三个主要支流(东江、西江、北江)及邻近独立水系(漠阳江、明溪江)的7个地理种群，共186个个体。数据分析包括遗传多样性评估、种群结构分析、系统发育重建、基因流估算和历史种群动态推断等多个维度。

研究结果部分，遗传多样性与种群结构分析显示，赤腹马口鱼整体表现出高单倍型多样性(h = 0.868)但相对较低的核苷酸多样性(π = 1.312%)。线粒体细胞色素b基因鉴定出11个单倍型，不同河流系统间无单倍型共享，呈现强烈的"岛屿化"分布格局。SNP数据分析进一步证实了种群间的高度分化，预期杂合度(H_e)范围为0.028-0.067，观察杂合度(H_o)普遍低于预期值，表明种群内存在杂合子缺失现象。

系统发育关系与分化时间部分，基于线粒体和基因组SNP数据的系统发育分析均一致支持4个地理谱系的划分。分化时间估算将最早的分歧定位于约174万年前，随后在中更新世发生了系列分化事件。单倍型网络分析显示，不同河流系统的单倍型形成明显独立的集群，无共享单倍型。

种群分化与历史动态部分，分子方差分析(AMOVA)显示遗传变异主要来自种群间分歧。基因流分析表明，种群间迁移主要限于东江水系内部，而与其他河流系统间几乎无基因交流。历史人口重建显示，赤腹马口鱼近期经历了种群衰退，而未出现冰后扩张信号，这与许多同域分布淡水鱼类的扩张模式形成对比。

讨论部分重点阐述了赤腹马口鱼的保护意义。研究表明，该物种呈现强烈的种群遗传结构，不同河流系统种群已分化成独立的进化谱系。根据进化显著单元(ESU)的界定标准，6个地理种群可被视为6个独立的ESU。同时，基于遗传分化格局，识别出4个管理单元(MU)，分别对应东江、西江、漠阳江和明溪江水系。

研究强调，赤腹马口鱼所处的上游栖息地环境敏感，种群规模小且孤立，极易受环境扰动影响。其缺乏冰后扩张的历史动态表明，该物种可能对当前气候变化更为敏感。东江谱系相对较高的遗传多样性为保护管理提供了重要信息，可作为优先保护单元。

这项发表于《Global Ecology and Conservation》的研究，不仅揭示了赤腹马口鱼的种群历史与遗传格局，更为小型溪流鱼类的保护提供了范例。研究结果强调，对于分布狭窄、扩散能力有限的淡水鱼类，需要基于种群遗传结构制定精细化的保护策略，这对维持华南淡水生态系统完整性具有重要意义。

随着人类活动对淡水生态系统影响的加剧，类似赤腹马口鱼这样的特有种面临的威胁日益严峻。该研究提供的进化显著单元和管理单元划分，为实施针对性的保护措施奠定了科学基础，也为其他具有类似生活史的淡水鱼类保护提供了参考框架。保护这些"水中国宝"不仅是对物种多样性的维护，更是对华南地区独特淡水生态系统完整性的守护。