《EMI: Animal & Environment》:Identification of new microfoci of Ixodes pavlovskyi and associated tick-borne microorganisms in Northeastern China
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本文首次在中国东北哈尔滨的森林环境中,通过大样本量(2022年采集1063只蜱虫)分子鉴定,揭示了以往罕见的帕氏硬蜱(Ixodes pavlovskyi)在局部已成为优势蜱种,并携带包括立克次体(Rickettsia spp.)和伯氏疏螺旋体(Borrelia garinii)在内的多种病原体。遗传分析表明,中国种群与日本种群共享单倍型,而与俄罗斯种群存在显著分化,推测其经由候鸟进行长距离扩散传播。这一发现填补了中国帕氏硬蜱分布、遗传特征及病原携带信息的空白,对公共卫生监测具有警示意义。
材料与方法
本研究于2022年5月,在黑龙江省哈尔滨市的两个森林地点——小岭街道和平山镇,采用改良的拖旗法进行蜱虫采集。从1公里长的样线上共采集到1063只游离态蜱虫。所有蜱虫样本首先通过表面消毒处理,然后使用基因组DNA提取试剂盒提取DNA。为了进行物种鉴定和病原体筛查,研究采用了基于多种基因(如COI用于物种鉴定,ITS2用于杂合性检测,以及gltA、5S-23S等用于病原体鉴定)的PCR方法。PCR引物均来自已发表研究。PCR产物经电泳确认后,进行双向Sanger测序。
对鉴定出的帕氏硬蜱,本研究系统性地筛查了九类蜱传病原体,包括:立克次体(Rickettsia spp.)、无形体(Anaplasma spp.)、埃立克体(Ehrlichia spp.)、新埃立克体(Candidatus Neoehrlichia spp.)、疏螺旋体(Borrelia spp.)、柯克斯体(Coxiella spp.)、巴尔通体(Bartonella spp.)、巴贝虫(Babesia spp.)和肝簇虫(Hepatozoon spp.)。
在种群遗传学分析方面,研究选取了帕氏硬蜱的COI基因部分序列,构建了最大似然(Maximum Likelihood, ML)系统发育树,并与来自日本和俄罗斯的公共数据库序列进行比较。使用DnaSP和Arlequin软件计算了种群间的成对固定指数(FST),以评估遗传分化程度。此外,还利用PopART软件构建了单倍型网络图,以直观展示不同地理种群间的遗传关系。
为厘清帕氏硬蜱在周边地区的报告情况,研究者对2021年至2025年间发表的蜱类监测研究进行了系统综述。检索了PubMed、Web of Science、中国知网和万方四个数据库,筛选出在中国黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古和新疆等省份进行的、明确进行蜱种鉴定的研究,并提取相关数据进行汇总分析。
结果
通过COI基因测序与系统发育分析,本研究将采集的1063只蜱虫成功鉴定为5个物种:森林革蜱(Dermacentor silvarum, n = 198)、嗜群血蜱(Haemaphysalis concinna, n = 53)、日本血蜱(H. japonica, n = 346)、全沟硬蜱(Ixodes persulcatus, n = 207)以及帕氏硬蜱(I. pavlovskyi, n = 256)。空间分布分析显示,帕氏硬蜱在两个采样点的分布极不均衡:在小岭街道,它占总蜱数的54.25%(249/459),成为绝对优势种;而在平山镇,仅占1.16%(7/604)。
对256只帕氏硬蜱及3只通过ITS2杂合位点推断的潜在杂种进行病原体筛查后,结果均为阴性的病原体包括:无形体、埃立克体、新埃立克体、柯克斯体、巴尔通体、巴贝虫和肝簇虫。阳性发现主要集中在立克次体和疏螺旋体两类:共有42只(16.41%)帕氏硬蜱携带立克次体,35只(13.67%)携带疏螺旋体,并有5只个体存在两种病原体的共感染(1.95%)。系统发育分析进一步确认,检出的立克次体属于三个物种:塔拉塞维奇立克次体(Candidatus Rickettsia tarasevichiae)、劳氏立克次体(Rickettsia raoultii)和王子立克次体(Candidatus R. principis);检出的疏螺旋体则属于伯氏疏螺旋体伽氏疏螺旋体基因型(Borrelia garinii)。所有3只潜在杂种均检测出塔拉塞维奇立克次体。
基于COI序列的单倍型网络分析揭示了帕氏硬蜱种群的遗传地理结构。在总共9个单倍型中,可划分为三个支系(Type A, B, C)。Type A(包含优势单倍型Hap 1)和Type B在中国和日本种群中均有发现且共享单倍型,而Type C则由俄罗斯种群独占。种群遗传分化指数(FST)计算显示,中国和日本种群之间遗传分化极低(FST= 0.04682),表明二者存在基因交流或近期共同祖先;而俄罗斯种群与中国、日本种群之间均存在显著的遗传分化(FST分别约为0.557和0.541),提示地理隔离和有限的基因流动。
系统综述结果表明,在2011年至2025年间,针对黑龙江及周边四省(吉林、辽宁、内蒙古、新疆)的27项蜱类监测研究中,累计鉴定了近29,000只蜱虫,均未报告发现帕氏硬蜱。
讨论
本研究首次在中国东北地区对帕氏硬蜱的分布、遗传结构和病原体携带状况进行了综合性评估。帕氏硬蜱在局部森林环境中成为优势蜱种,提示其可能已在当地建立种群。检测到包括伯氏疏螺旋体(B. garinii)和多种立克次体在内的病原体,证实了该蜱种作为潜在病媒的公共卫生意义。值得注意的是,以往主要在血蜱属中报道的王子立克次体在帕氏硬蜱中被发现,这可能意味着病原体在共存蜱种间的“溢出”,但其对人体的致病性尚不明确。
对于帕氏硬蜱在本地“重新出现”或“新出现”的现象,本文基于证据排除了两种可能性:一是通过小型哺乳动物(如啮齿类)的短距离陆路扩散,因为在中俄边境口岸及哈尔滨周边山脉的大规模调查中均未发现该蜱种;二是长期存在的隐蔽种群,理由同上。结合遗传分析结果——中国种群与日本种群遗传相似性高,而与俄罗斯种群分化显著——研究认为,最合理的解释是候鸟介导的长距离传播。帕氏硬蜱的幼期阶段偏爱鸟类宿主,东亚地区的候鸟迁徙路线可能促成了该蜱种及其携带病原体从日本或俄罗斯远东地区向中国东北的扩散。
本文也指出了研究的局限性。首先,调查仅基于单一年份、特定地点的采样,缺乏纵向数据,难以判断帕氏硬蜱种群是稳定存在还是暂时性引入。其次,基于ITS2杂合位点推断的“潜在杂种”需要更确凿的证据(如额外的核基因标记或全基因组分析)来确认其杂交状态及准确评估杂交频率。未来需要更广泛、长期的监测,以明确帕氏硬蜱的种群动态、生态影响及其在蜱传疾病循环中的确切角色。
结论
本项研究为中国东北地区帕氏硬蜱的存在及其病原体携带能力提供了首个全面的分子证据。该蜱种在局部生境中已成为优势种,并携带包括伯氏疏螺旋体伽氏疏螺旋体基因型(B. garinii)、塔拉塞维奇立克次体和劳氏立克次体在内的多种具有公共卫生意义的病原体。遗传分析支持中国种群与日本种群之间存在密切联系,而与俄罗斯种群存在显著分化。结合近期周边省份监测的阴性结果,本研究强烈暗示候鸟在帕氏硬蜱及其相关病原体的跨境长距离传播中扮演了关键角色。这些发现强调了将候鸟监测纳入蜱传疾病风险评估和防控体系的重要性,并呼吁加强对帕氏硬蜱这一潜在新病媒的关注和系统性研究。