影响多重父权的因素：以东部袋鼬（Dasyurus viverrinus）为例的启示

《Ecology and Evolution》：Factors Affecting Multiple Paternity: Insights From the Eastern Quoll (Dasyurus viverrinus)

　　**摘要**

繁殖系统影响着种群动态和遗传多样性，尤其是在种群规模较小或处于隔离状态时。为了研究多父性现象在种群层面的驱动因素，我们结合了长期的人口统计数据以及来自东部袋鼬（Dasyurus viverrinus）重新引入种群的1745个单核苷酸多态性（SNPs）信息。此外，我们还对袋鼬科（包括东部袋鼬）内的多父性现象进行了跨物种比较，以寻找其中的分类学模式。家系重建结果显示多父性现象较为普遍，47%至85%的幼崽由多个雄性共同抚养（这一比例取决于是所有幼崽还是仅评估有超过1个后代的幼崽）。重建的家系中最多包含三个雄性父亲。基于性状的广义线性混合模型分析表明，个体的繁殖成功率与较高的体重、较年轻的年龄以及毛色为棕色而非黑色显著相关。在整个袋鼬科中，较高的多父性发生率与较短的寿命相关，但与性别体型二态性或雌雄之间的攻击性无关。我们的研究结果表明，个体特征可以预测东部袋鼬的繁殖成功率，并且在多雄制的分类系统中，多父性的发生可能性可能取决于该物种的进化生活史特征（如寿命）。

**1 引言**

哺乳动物的繁殖系统多种多样，从一夫一妻制到乱交行为，从每次产一个后代到大规模繁殖都有，这些系统受到生活史、行为和生态环境的多种影响（Emlen和Oring 1977；Clutton-Brock 1989, 2021）。了解这些系统的运作机制对于小型、隔离的种群尤为重要，因为交配结构会强烈影响遗传组成和种群稳定性。多父性现象已经被广泛研究——这是一种乱交的多雄制交配系统，其中雌性与多个雄性交配，一个幼崽可能由多个雄性共同抚养（Sugg和Chesser 1994；Taylor等人2014）。多雄制可以降低后代之间的亲缘关系（Glen等人2009），提高后代的存活率和雌性的终生繁殖适应性，并限制少数雄性对繁殖的垄断（Fisher, Double等人2006）。在小型种群中，多父性的影响可能最为显著（Pearse和Anderson 2009），尽管极低的种群密度和相遇率可能会限制多雄性交配的发生（Sale等人2013）。多雄制的进化驱动因素包括避免雌雄之间的攻击性或杀婴行为（Wolff和Macdonald 2004）、提高后代质量、增加遗传多样性以及雌性对配偶质量的保险策略（Jennions和Petrie 2000）。多父性为多雄制增加了复杂性，涉及多样的生活史和种群互动。虽然多雄制通常发生在存在性别体型二态性的物种中（Weckerly 1998），但在性别二态性极端的种群中，多父性的发生频率可能较低（Dobson等人2024）。Correia等人（2021）的综述提供了证据，表明多父性可能增强或减弱性选择的作用，增加交配后的精子竞争，并影响社会合作。对59种哺乳动物的元分析显示，幼崽数量与多父性的发生概率和每窝幼崽的父本数量之间相关性较弱（Dobson等人2018），但这种关系可能受到限制雌性选择行为的调节，如配偶保护和领地行为（Correia等人2021）。总体而言，幼崽数量与多父性的发生概率呈正相关（Correia等人2021）。然而，在交配成功率极不均匀的情况下，观察到的多父性发生率可能低于仅根据幼崽数量所预期的水平（Correia等人2021）。因此，将多父性现象置于特定物种特征的背景下进行理解，对于全面了解其对种群动态和进化的影响至关重要。袋鼬科（Dasyuridae）是一个研究价值高的系统，因为它具有广泛的多雄制现象，许多成员表现出一次性繁殖行为（semelparity），即成年雄性在繁殖后死亡。一次性繁殖被认为是由激烈的性竞争引起的，雄性在繁殖过程中最大化繁殖努力而牺牲了身体维护（Naylor等人2008；Fisher等人2013；Gaschk等人2023）。在这些系统中，由于雄性的繁殖成功率高度竞争，它们的繁殖寿命通常比雌性短，且更容易受到生理和环境压力的影响（Clutton-Brock 2021）。在极端情况下，如Antechinus属，繁殖季节的高睾酮水平和压力会导致多个器官系统的衰竭（Naylor等人2008）。理论预测，强烈的性选择应该使繁殖成功偏向少数雄性，从而导致多父性的发生率低于预期（Correia等人2021）。在这里，我们研究了重新引入到保护围栏内的东部袋鼬（Dasyurus viverrinus）的繁殖系统，并确定了影响个体繁殖成功的因素。随后，我们将这些发现置于更广泛的进化背景下，通过比较袋鼬科内多父性的模式与生活史、行为和生理特征的关系，揭示了多父性的新潜在预测因子。

**2 材料与方法**

**2.1 数据集生成**

我们研究了澳大利亚首都领地Mulligans Flat Woodland Sanctuary（MFWS）重新引入的东部袋鼬种群的繁殖系统，以确定形态学或遗传因素是否影响个体的繁殖成功率和多父性的发生频率。重新引入的监测程序借鉴了为东部袋狸（Bettongia gaimardi；Manning等人2019；Wilson 2023）开发的方案。每年进行八次捕捉-标记-重新捕捉的陷阱设置，共设置了92个金属笼子陷阱，间隔约200米，以实现广泛的地理覆盖。陷阱连续运行两个晚上，每次设置还包括一个自由进食的夜晚，以减少陷阱对动物的惊吓并提高重新捕捉的概率（Wilson等人2023）。陷阱设置分别在夏季（检测幼体扩散后）和秋季（监测繁殖种群规模）进行，具体时间根据天气条件调整。除了常规监测外，还进行了有针对性的巢穴捕捉计划，以捕捉成年雌性和幼崽（2016–2018年；Wilson等人2020）。收集的形态测量数据包括体重、足长（PES）、头长、育儿袋描述（包括育儿袋中幼崽的存在/数量）、年龄估计和总体健康状况评分。如果一个个体在一年内被多次捕捉到，则使用该年的平均形态测量数据。

**2.2 基因分型和筛选**

为了生成适合家系重建的全基因组标记，我们使用了Dasyurid DArTseq 1.0软件进行基因组范围标记的提取和基因分型，该软件基于Kilian等人（2012）开发的优化复杂性降低技术。我们按照DArT的规范准备并提交了样本，然后使用DArT的专有分析流程处理得到的序列数据，以识别候选的单核苷酸多态性（SNPs）。由于物流限制，2020年的部分样本未能包含在最终数据集中。我们在R v 4.1.0（R-Core-Team 2021）中使用dartR包（Grueber等人2018；Mijangos等人2022）对7142个候选SNPs进行了质量和信息量的筛选。首先应用了0.95的位点调用率和最低可接受重复性阈值，确保位点在95%的样本中得到体现，并且SNPs不是由测序错误产生的。设置了0.05的次要等位基因频率阈值，并测试了其对种群结构的影响（Brockett等人2022）。我们应用了至少10的序列深度要求，并实施了最多两个等位基因的深度比限制，以排除其中一个等位基因的测序深度远大于另一个等位基因的情况。内置的dartR函数gl.filter.secondaries使用“best”方法，仅保留具有最高多态性信息的SNPs。经过这种基于位点的筛选后，剩下1746个候选SNPs和171个个体。接着，我们移除了调用率低于0.90的个体（n=7）。最后，我们移除了其他筛选过程中产生的单倍型位点（n=1）。由于数据集包含来自多个非混合种群的样本，这些样本具有大量的迁入现象，因此我们没有基于哈代-温伯格平衡（Hardy–Weinberg Equilibrium）对SNPs进行筛选。最终数据集包含164个个体的1745个SNPs。在SNP筛选后，由于一个雄性记录的体重为200克，这极不可能，可能是记录错误，因此从数据集中移除了一个个体（88C7E）。

**2.3 家系构建**

我们使用Colony v 2.0.6.6程序构建了164只东部袋鼬的家系，该程序使用最大似然法同时推断父母和兄弟姐妹关系（Jones和Wang 2010）。设置繁殖系统允许雄性和雌性都有多个配偶，由于认为该种群没有较高的近交水平，因此采用了非近交模型。我们使用单次运行和全似然方法构建家系。程序推断的等位基因频率在构建家系过程中没有更新，既是为了节省计算时间，也是因为认为家族规模不会太大。设置了较低的兄弟姐妹关系先验值，母亲和父亲的先验值都设为1，因为每种性别的预期后代数量未知。由于认为完整的兄弟姐妹关系只包含少数个体（<20个），因此设置了“无”作为兄弟姐妹关系的缩放值。使用单次运行，并将随机种子设置为1234。数据集筛选后剩余的1745个SNPs被用作共显性遗传标记，指定了0.02的错误率。我们使用人口统计数据来确定性别并限制可能的父母身份。首先，我们排除了数据集中所有可能是塔斯马尼亚创始个体的潜在父母。接下来，根据捕获时的估计年龄推断出生年份，排除了在个体出生前的繁殖季节未达到性成熟（≥10个月）或出生时可能已经死亡的候选父母（雄性>4岁，雌性>5岁）。当现场观察确认了母子关系和兄弟姐妹关系时，我们进行了相应的分配以提高家系的准确性。事先不知道任何父亲的兄弟姐妹关系。

**2.4 繁殖参数的研究**

我们将繁殖成功定义为后代被招募到监测种群中，而不是指受精、出生或占据育儿袋。我们的遗传数据集必然排除了在独立前死亡的幼崽和逃避捕捉的个体，因此我们预计会错过一些在MFWS出生的后代。然而，中等到高的成年个体重新捕捉率（雌性56.4%，雄性70.37%；Wilson 2023）表明样本覆盖率较高。通过关注招募情况，我们量化了对种群的遗传贡献。在相关情况下，我们讨论了不完全检测可能对多父性和繁殖偏斜的解释。雌性东部袋鼬每年只产一窝幼崽（Godsell 1983），大约有20个幼崽出生，但只有6个能够附着在可用的乳头上（Hill和O'Donoghue 1913）。这使我们能够根据出生年份和家系分配的母兽和父兽将MFWS出生的个体手动分组为世代队列。利用重建的家系，我们量化了每窝幼崽的父本数量、表现出多父性的窝的比例、每窝幼崽的平均父本数量以及在有多个父本情况下每个父本的相对贡献。为了评估抽样限制的潜在影响，我们还重新计算了超过特定数量阈值（例如，>2个幼崽、>3个幼崽）的窝的多父性发生率。本研究关注的其他繁殖参数还包括后代在什么年龄、多少年内以及与多少个伴侣交配下产生。

**2.5 繁殖成功的预测因子**

我们使用R包glmmTMB（v1.1.13；Brooks等人2017）中的广义线性混合模型分析了繁殖成功的预测因子。我们针对固定效应性别、毛色形态、个体杂合度以及体重和年龄的交互效应对成功招募（是否繁殖成功）进行了建模，包括一个二次体重项以适应非线性关系。我们包括体重和年龄作为交互效应，因为数据显示东部袋鼬通常会随着年龄增长而体重增加，但年长的个体由于健康状况下降而体重减轻。我们还包括了个体身份和年份的随机效应，以考虑重复测量和年际变化，并使用了标准化的连续预测因子（年龄、体重、杂合度）来进行效应大小的比较。该模型使用了性能包（v0.15.3；Lüdecke等人，2021年）来测试其同质性、过度离散性、共线性以及整体模型拟合度。通过使用MuMIn包的dredge函数（v1.48.11，Barton 2023年），我们评估了所有支持的固定效应组合，从而帮助选择了“最佳”模型。需要注意的是，由于如果数据中存在缺失值（NA），模型将无法运行，因此每个候选模型都使用了相同的数据集，并且可以直接进行比较。我们采用了赤池信息量准则（AICc；Burnham和Anderson 2002年）来进行模型选择，保留了最简洁的模型，并且当ΔAICc小于2时优先选择参数较少的模型；而ΔAICc小于5的模型也被保留下来以供进一步比较（表S1–S3）。我们使用性能包（Lüdecke等人，2021年）验证了所选模型的收敛性。为了可视化预测的关系，我们使用了ggplot2包（v4.0.1；Wickham 2011年）。由于模型收敛性问题，我们无法将性别作为体重和年龄的交互项纳入模型，因此我们也使用相同的工作流程分别拟合了针对雌性和雄性的特定模型，以评估预测因子在两者之间的差异。

2.6 个体繁殖力的预测因子

为了研究繁殖个体的后代数量预测因子，我们采用了伪障碍模型方法拟合了零膨胀泊松模型，以区分繁殖事件和不同繁殖者之间的后代数量变化。我们的模型包括了固定效应年龄、形态、性别和群体，以及随机效应年份和个体身份。由于样本数据有限，我们没有将体重作为预测因子纳入模型。我们采用了二项成功/失败模型的模型选择方法，并再次使用ggplot2可视化了显著变量对后代数量的影响。这种方法使我们能够在保持样本量的同时，继续研究关键的生物繁殖预测因子。

2.7 跨物种繁殖系统比较

为了探究可能影响多父现象发生和模式的因素，我们收集了Dasyuridae科（Antechinus agilis、A. minimus、A. stewartii、Dasykaluta rosamondae、Dasyurus geoffroyii、D. hallucatus、D. maculatus、D. viverrinus、Phascogale calura、P. tapoatafa、Sarcophilis harrisii）11个物种的数据，以及两个非Dasyuridae科的澳大利亚有袋类动物（Acrobates pygmaeus、Tarsipes rostratus）的多父信息。我们通过组合使用“polyandry”、“semelparity”、“life history”、“breeding systems”、“multiple paternity”、“Dasyuridae”和“dasyurids”等关键词进行搜索。然后通过部分滚雪球搜索方法扩展了研究范围，即选择相关论文中的参考文献进行进一步研究。我们使用在线工具Litmaps检查了所得到的引用网络中的空白，并将相关建议纳入我们的研究内容（Litmaps 2024）。文献搜索的结果总结在图S1中。在文献中讨论的特征中，我们选择了对抗性繁殖行为和性别体型二态性作为可能预测多父现象频率的指标，因为这些特征通常被认为与多父现象相关（Wolff和Macdonald 2004）。我们将雌雄间的攻击性定性地分为三个等级：1表示低攻击性（如轻微追逐行为），2表示中等攻击性（如偶尔咬伤或观察到的强制交配），3表示高攻击性（如频繁和严重的咬伤或记录在案的杀婴行为）。如果根据现有描述难以确定合适的等级，我们就对得分进行平均（例如，低-中等等级平均得分为1.5）。我们将性别体型二态性量化为雄性和雌性体重差异的比率，以便在不同物种之间进行标准化比较。我们在分析中包括了每窝幼崽的数量，因为较大的窝可能提供更多多父现象发生的机会，并且更容易被检测到。我们还纳入了寿命因素，尽管在多父研究中这并不常见，但我们推测由于半终生繁殖现象的普遍性，寿命可能会影响Dasyuridae科的繁殖系统。我们使用线性回归来研究每个特征与文献中报告的多父现象频率之间的关系。对于东部袋鼬（eastern quoll），我们分析了每窝包含超过两只幼崽的情况，以确保与其他物种的估计结果具有可比性。

3 结果与讨论

3.1 东部袋鼬的繁殖系统

3.1.1 繁殖参数

我们重建的谱系（表S4）显示，在2016年至2020年间，共有42窝东部袋鼬幼崽成功被纳入MFWS种群。每只雌性平均招募的幼崽数量为2.54只（范围1-6只），大多数窝（83.3%）包含1到3只幼崽（表1）。谱系分析显示，在MFWS中，47.62%的成功繁殖窝的幼崽由多只雄性所产（图S1）。在表现出多父现象的窝中，75%有两名雄性父亲，20%有三名雄性父亲，5%有四名雄性父亲（表1）。

表1. 澳大利亚ACT州Mulligans Flat Woodland Sanctuary（MFWS）内东部袋鼬（Dasyurus viverrinus）繁殖系统的特征：
| 雄性 | 雌性 |
|-------|-------|
| 最小值 | 最大值 | 平均值 | 最小值 | 最大值 | 平均值 |
| 繁殖年龄 | 1 | 3 | 1 | 1.18 | 1 | 2 |
| 产仔数量 | 1 | 10 | 1.5 | 2 | 1 | 1.07 |
| 成功父母的年龄 | 1 | 3 | 1 | 1.43 |
| 伴侣数量 | 1 | 10 | 1.5 | 2 | 1 | 1.74 |
| 后代数量 | 1 | 17 | 2 | 3.57 | 1 | 6 | 2.54 |
| 孵仔数量特征 | 计数 | 所有窝的百分比 | 每窝平均雄性数量 | 每窝多父现象的百分比 |
| 1窝幼崽数量 | 10 | 23.8% | 不适用 |
| 2窝幼崽数量 | 16 | 38.1% | 1.38 | 37.5% |
| 3窝幼崽数量 | 9 | 21.4% | 2.00 | 88.89% |
| 4窝幼崽数量 | 5 | 11.9% | 2.40 | 80.00% |
| 5窝幼崽数量 | 1 | 2.4% | 3.00 | 100% |
| 6窝幼崽数量 | 1 | 2.4% | 3.00 | 100% |

3.1.2 半终生繁殖和父系均匀性

我们的结果显示，东部袋鼬具有部分半终生繁殖特性，这一点在其他Dasyuridae科动物中也有观察到。从2018年开始，大约33.2%的种群个体年龄为两岁，而在2019-2020年间，大约14.15%的个体年龄为三岁。我们观察到两只雌性产了两窝以上的幼崽，八只雄性在两年内繁殖，两只雄性在三年内繁殖。然而，由于有些个体在多个繁殖季节都会繁殖，因此东部袋鼬并不像许多Antechinus物种那样具有真正的强制性半终生繁殖特性（所有成年雄性和许多雌性在单个繁殖季节后死亡），而是表现出部分半终生繁殖特性，类似于kaluta（Dasykaluta rosamondae；Hayes等人，2019）和北部袋鼬（Dasyurus hallucatus；Oakwood 1997）。与其他Dasyuridae科动物相比，东部袋鼬的存活率较高。在卡卢塔（kalutas）中大约有5%、北部袋鼬（northern quolls）中有10%的个体能够存活超过1年，但其繁殖成功率尚不清楚。我们的长期监测数据显示，每年在MFWS（Melbourne Forest Wildlife Service）生活的东部袋鼬（eastern quolls）成年个体中，约有47%的个体年龄超过1岁（见表S4；Manning，未发表数据）。有证据表明，一次性繁殖（semelparity）并不总是以固定的比率发生；在资源丰富但繁殖机会有限的破碎化环境中，高达50%的北部袋鼬雄性能够存活到第二年（Cowan等人，2024年）。MFWS的东部袋鼬种群于2016年在良好的条件下建立起来（资源充足，没有哺乳动物捕食者；Wilson等人，2020年；Wilson等人，2021年），但高存活率一直保持稳定，并在2019-2020年的干旱期间也没有改变（Wilson等人，2023年）。因此，我们预计在环境条件变化的情况下，MFWS种群中一次性繁殖的比例不会显著增加。在MFWS种群中，雄性的繁殖成功率存在不均衡的现象；一个雄性大约能生育60%的幼崽（见表S4；图S2）。虽然对袋鼬科动物（dasyurids）的这种繁殖不均衡现象的研究不多，但在敏捷袋鼬（Antechinus agilis）中已有充分证据，一个雄性可以生育60%的幼崽（Fisher、Double和Moore，2006年）。尽管我们的研究无法详细观察雄性和雌性的互动，但Fisher、Double和Moore（2006年）发现，在敏捷袋鼬中，总是最后与雌性交配的雄性会生育大部分幼崽。这种“最后交配的雄性占优势”的现象，是雄性为了在精子竞争激烈的环境中最大化繁殖成功率而表现出的行为机制。其他克服精子竞争影响的机制包括延长交配时间（敏捷袋鼬；Shimmin等人，2000年）和多次交配（沼泽袋鼬A. minimus；Sale等人，2013年）。鉴于雌性东部袋鼬可以储存精子长达14天（Taggart等人，2003年），这一能力与敏捷袋鼬相同（Shimmin等人，2000年），这些行为机制很可能也存在于东部袋鼬中。此外，如果雌性没有因性别间的攻击行为而无法交配，它们的竞争性繁殖系统可能会导致多父现象的发生率增加（Correia等人，2021年）。在袋鼬科动物中观察到的滥交行为可能对两性都有益处。虽然一夫多妻制（polyandry）可能使雌性能够规避配偶质量的问题（Jennions和Petrie，2000年）或避免骚扰和杀婴行为（Wolff和Macdonald，2004年），但它也增加了雄性成功繁衍后代的可能性。Kraaijeveld等人（2003年）的研究表明，当幼崽存活率约为20%、雌性存活率为70%时，一个雄性敏捷袋鼬需要与至少六只雌性交配，才能有超过80%的机会将后代带入下一代。东部袋鼬的成年存活率很高，但在幼崽离开育儿袋到成为成年个体的过程中，有30%的死亡率（Godsell，1983年）。因此，东部袋鼬具有高度竞争性的繁殖系统，这可能促进了滥交行为的发生（雌性与多个雄性交配）。

3.1.3 随时间的繁殖情况
家谱重建显示，雌性通常一生只产一窝幼崽，平均生育2.54只幼崽（中位数2，范围1-6只），而雄性平均生育3.57只幼崽（中位数2，范围1-17只），平均生育2.46窝幼崽（中位数1.5，范围1-10窝；表2，表S4）。雄性的平均繁殖成功率受到三个特别活跃的个体的显著影响，这些个体每窝生育超过六只幼崽。其中一个雄性在2016年的首次重新引入试验中成功生育了八只幼崽（Wilson等人，2020年）。另外两个高繁殖率的雄性分别生育了八只和十七只幼崽，它们属于第一代。去除这些个体后，雄性的平均繁殖率降至2.68只幼崽（中位数2，范围1-6只），平均生育两窝幼崽（中位数1，范围1-5窝）。早期建立的种群由于基数较小，可能面临较低的竞争压力（参见Wilson等人，2020年，2023年）。随着种群密度接近饱和点，个体的平均体重下降（Wilson，2023年）。我们的家谱显示，第二年之后，成功繁殖的雄性和雌性的比例以及成功繁殖的幼崽数量都显著减少（图S2，表S6）。我们观察到幼崽数量从2016年的平均2.75只下降到2020年的1.8只，尽管这一趋势在统计上不显著（R=0.82，p=0.097）。相比之下，每窝幼崽的父本数量保持稳定（2016年和2019年均为1.5只，R=0.09；表S6），表明尽管繁殖成功率下降，一夫多妻制仍然存在。这表明东部袋鼬倾向于选择一夫多妻制，这一现象在斑点獴（Mungos mungo；Cant，2000年）和敏捷袋鼬（Parrott等人，2015年）中也有报道。2017年至2020年间繁殖率的下降与澳大利亚东海岸发生的严重干旱有关（BOM，2021年），这种干旱导致了高竞争和资源有限的环境。这一现象得到了每只成年个体成功繁殖的幼崽数量和成功繁殖的成年个体比例下降的支持（图S2；表S6），以及我们观察到的平均体重下降（Wilson，2023年；Wilson等人，2005年）。我们认为，个体之间对洞穴或食物资源的竞争可能比个体的生理特征对雌性成功抚养幼崽更为重要。此外，如果雌性没有因性别间的攻击行为而无法交配，它们的竞争性繁殖系统可能会导致多父现象的增加（Correia等人，2021年）。袋鼬科动物中的滥交行为可能对两性都有益。虽然一夫多妻制可能让雌性能够评估配偶的质量（Jennions和Petrie，2000年）或避免骚扰和杀婴行为（Wolff和Macdonald，2004年），但它也增加了雄性成功抚养后代的可能性。Kraaijeveld等人（2003年）的研究表明，当幼崽存活率为20%、雌性存活率为70%时，一个雄性敏捷袋鼬需要与至少六只雌性交配，才能有超过80%的机会将后代带入下一代。东部袋鼬的成年存活率很高，但在幼崽离开育儿袋到成为成年个体的过程中有30%的死亡率（Godsell，1983年）。因此，东部袋鼬具有高度竞争性的繁殖系统，这可能促进了滥交行为的发生。

3.1.3 随时间的繁殖情况
家谱重建显示，雌性一生通常只生育一窝幼崽，平均生育2.54只幼崽（中位数2，范围1-6只），而雄性平均生育3.57只幼崽（中位数2，范围1-17只），平均生育2.46窝幼崽（中位数1.5，范围1-10窝；表2，表S4）。雄性的平均繁殖成功率受到三个特别活跃的个体的显著影响，这些个体每窝生育超过六只幼崽。其中一个雄性在2016年的首次重新引入试验中成功生育了八只幼崽（Wilson等人，2020年）。另外两个高繁殖率的雄性分别生育了八只和十七只幼崽，它们属于第一代。去除这些个体后，雄性的平均繁殖率降至2.68只幼崽（中位数2，范围1-6只），平均生育两窝幼崽（中位数1，范围1-5窝）。早期建立的种群由于基数较小，可能面临较低的竞争压力（参见Wilson等人，2020年，2023年）。随着种群密度接近饱和点，个体的平均体重下降（Wilson，2023年）。我们的家谱显示，第二年之后，成功繁殖的雄性和雌性的比例以及成功繁殖的幼崽数量都显著减少（图S2，表S6）。我们观察到幼崽数量从2016年的平均2.75只下降到2020年的1.8只，尽管这一趋势在统计上不显著（R=0.82，p=0.097）。相比之下，每窝幼崽的父本数量保持稳定（2016年和2019年均为1.5只，R=0.09；表S6），表明尽管繁殖成功率下降，一夫多妻制仍然存在。这表明东部袋鼬倾向于选择一夫多妻制，这一现象在斑点獴（Mungos mungo；Cant，2000年）和敏捷袋鼬（Parrott等人，2015年）中也有报道。2017年至2020年间繁殖率的下降与澳大利亚东海岸发生的严重干旱有关（BOM，2021年），这种干旱导致了高竞争和资源有限的环境。这一现象得到了每只成年个体成功繁殖的幼崽数量和成功繁殖的成年个体比例下降的支持（图S2；表S6），以及我们观察到的平均体重下降（Wilson，2023年；Wilson等人，2005年）。我们认为，个体之间对洞穴或食物资源的竞争可能比个体的生理特征对雌性成功抚养幼崽更为重要。此外，随机因素也可能在雌性成功抚养后代方面起到重要作用。为了全面了解影响繁殖成功率的选择压力，需要继续监测资源充足时期的繁殖模式。另一个复杂因素是，我们研究中可用的个体和窝样本量可能不足以检测种群中的模式。理想情况下，应该在幼崽还在育儿袋期间对每个窝进行完整采样，并将这些遗传数据与分散后的个体数据进行比较，以进一步了解哪些个体成功进入了成年种群。

3.1.4 繁殖成功的预测因素
为了确定东部袋鼬繁殖成功的预测因素，我们使用了广义线性混合模型（GLMMs）来评估（1）影响繁殖成功或失败的驱动因素，以及（2）影响每年成功繁殖者所生育幼崽数量的因素。我们的模型显示，个体形态特征（体重、年龄、颜色形态）强烈预测了繁殖成功率，解释了数据集中60%的变异（表1，表S1-S3）。个体身份和年份虽然被保留在最终模型中以保持完整性，但影响较小（表1，表S1-S3）。没有显著影响繁殖成功的特征包括性别和个体杂合度。通过模型诊断（即共线性、过度离散）我们发现模型拟合良好，选择信号强烈（所有模型的残差方差接近0，表1），这表明我们观察到的趋势反映了现实世界的繁殖成功模式，尽管我们只收集了分散后的数据。模型数据显示，年龄显著降低了繁殖概率：每增加一年，繁殖概率降低约70%（OR：0.26，p<0.001；表1）。超过2岁的个体繁殖概率低于50%（图1）。较高的体重增加了繁殖成功率（较重的个体繁殖概率约为正常个体的12倍；OR=12.24，p<0.001；表1），但极重的个体表现较差（OR=0.50，p=0.017；表1），这可能反映了与年龄相关的下降，而不是共线性（雄性通常随着年龄增长而变重；表S7）。我们在研究中使用了平均体重数据，因为有些个体在一年内被多次捕获，这可能导致一些信息的丢失。如果个体在繁殖季节后迅速减轻体重，其平均体重可能会降低，尤其是对于较老的雄性。记录的最大体重差异约为800克，这是一个显著差异；然而，大多数个体在一年内的体重相对稳定，我们认为这种平均化的影响很小。图1展示了澳大利亚ACT州Mulligans Flat Woodland Sanctuary的东部袋鼬（Dasyurus viverrinus）种群中，个体特征对繁殖成功率的影响。 （A）不同年龄段的繁殖概率预测。（A）年龄1代表从出生洞穴分散后的第一年，在此期间达到性成熟（即年龄段1的个体年龄在0到1岁之间）。阴影区域表示95%的置信区间。（B）相对于个体体重的繁殖概率预测。阴影区域表示95%的置信区间。（C）显示两种可能颜色形态（黑色和浅棕色）的个体的繁殖概率预测。误差条表示标准误差。*请注意，繁殖成功指的是通过捕获和定期种群监测中的遗传采样检测到的后代被纳入种群的情况。我们最初尝试将性别作为体重和年龄的交互效应纳入模型，但这导致了模型无法收敛（可能是由于样本量有限）。性别特定的模型确认，体重显著预测了雄性（OR 7.15，p=0.052）和雌性（OR=4.25，p=0.005）的繁殖成功率，尽管不同性别的效应大小和模型解释能力有所不同（图2）。固定效应解释了雄性繁殖成功率的58%的变异，但对雌性成功率的解释能力很小（模型膨胀为零），这表明雄性和雌性的繁殖模式可能存在不同的机制。然而，由于样本量有限（19只雄性，33只雌性），这些性别特定的结果应谨慎解释。我们发现，MFWS出生的雌性平均体重较重（0.9公斤，最大1.6公斤），而塔斯马尼亚出生的雌性平均体重较轻（0.7-0.8公斤，最大1.1公斤；Jones等人，2001年），而MFWS出生的雄性则没有这种差异。我们认为，当种群密度较低时，MFWS的雌性可能利用了环境中增加的资源；在该物种重新引入之前，该地区的哺乳动物中等捕食者生态位尚未被占据。尽管雄性也处于低竞争环境中，但我们认为体重差异可能是由于东部袋鼬在繁殖季节所经历的高压力造成的，这种压力对雄性影响更大。因此，在相对较小的区域（485公顷）内，体重可能更好地反映了雌性利用资源的能力。

3.1.4 繁殖成功的预测因素
为了确定东部袋鼬繁殖成功的预测因素，我们使用了广义线性混合模型（GLMMs）来评估（1）影响繁殖成功或失败的驱动因素，以及（2）影响每年成功繁殖者所生育幼崽数量的因素。我们的模型显示，个体形态特征（体重、年龄、颜色形态）强烈预测了繁殖成功率，解释了数据集中60%的变异（表1，表S1-S3）。个体身份和年份虽然被保留在最终模型中以保持完整性，但其影响可以忽略不计（表1，表S1-S3）。没有显著影响繁殖成功的特征包括性别和个体杂合度。通过模型诊断（即共线性、过度离散）我们发现模型拟合良好，选择信号强烈（所有模型的残差方差接近0，表1），这表明我们观察到的趋势反映了现实世界的繁殖成功模式，尽管可能存在样本收集的局限性。我们的模型数据显示，年龄显著降低了繁殖概率：每增加一年，繁殖概率降低约70%（OR：0.26，p<0.001；表1）。超过2岁的个体繁殖概率低于50%（图1）。较高的体重增加了繁殖成功率（较重的个体繁殖概率约为正常个体的12倍；OR=12.24，p<0.001；表1），但极重的个体表现较差（OR=0.50，p=0.017；表1），这可能反映了与年龄相关的下降，而不是共线性（雄性通常随着年龄增长而变重；表S7）。我们在研究中使用了平均体重数据，因为有些个体在一年内被多次捕获，这可能导致一些信息的丢失。如果个体在繁殖季节后迅速减轻体重，其平均体重可能会降低，尤其是对于较老的雄性。记录的最大年内体重差异约为800克，这是一个显著差异；然而，大多数个体在一年内的体重相对稳定，我们认为这种平均化的影响很小。图1展示了澳大利亚ACT州Mulligans Flat Woodland Sanctuary的东部袋鼬种群中，个体特征对繁殖成功率的影响。（A）不同年龄段的繁殖概率预测。（A）年龄1代表从出生洞穴分散后的第一年，在此期间达到性成熟（即年龄段1的个体年龄在0到1岁之间）。阴影区域表示95%的置信区间。（B）相对于个体体重的繁殖概率预测。阴影区域表示95%的置信区间。（C）显示该物种两种可能颜色形态（黑色和浅棕色）的个体繁殖概率预测。误差条表示标准误差。*请注意，繁殖成功指的是通过捕获和定期种群监测中的遗传采样检测到的后代被纳入种群的情况。我们最初尝试将性别作为体重和年龄的交互效应纳入模型，但这导致了模型无法收敛（可能是由于样本量有限）。性别特定的模型确认，体重显著预测了雄性（OR 7.15，p=0.052）和雌性（OR=4.25，p=0.005）的繁殖成功率，尽管不同性别的效应大小和模型解释能力有所不同（图2）。固定效应解释了雄性繁殖成功率的58%的变异，但对雌性成功率的解释能力很小（模型膨胀为零），这表明雄性和雌性的繁殖模式可能存在不同的机制。然而，由于样本量有限（19只雄性，33只雌性），这些性别特定的结果应谨慎解释。我们发现，MFWS出生的雌性平均体重较重（0.9公斤，最大1.6公斤），而塔斯马尼亚出生的雌性平均体重较轻（0.7-0.8公斤，最大1.1公斤；Jones等人，2001年），而MFWS出生的雄性没有这种差异。我们认为，MFWS的雌性可能利用了种群密度较低时环境中增加的资源；在该物种重新引入之前，哺乳动物中等捕食者的生态位尚未被占据。尽管雄性也处于低竞争环境中，但我们认为体重差异可能是由于东部袋鼬在繁殖季节所经历的高压力造成的，这种压力对雄性的影响通常大于雌性关于黑色形态主导性的原因，目前还无法得出非常确定的结论，这超出了本文的范围。尽管尚不清楚是什么导致了不同颜色形态在繁殖成功率上的差异，但我们的研究结果表明，在MFWS种群中，存在一种明显的选择压力，对幼崽形态的个体产生了负面影响。共有30例黑色形态雄性与黑色形态雌性的交配案例，20例黑色形态与幼崽形态的交配，13例幼崽形态与黑色形态的交配，以及5例幼崽形态之间的交配（见表S8）。表S8中的反向交配数据表明，颜色形态的遗传可能是多基因的，并且可能与性别相关（父系形态可能比母系形态具有更大的影响）。然而，需要更多的研究来了解东部袋鼬种群中影响适应度的因素，包括形态的遗传机制。

3.1.5 个体繁殖力的预测因素
虽然体重、年龄和形态可以预测个体是否能够成功繁殖，但这些特征以及个体的杂合度或性别并不能预测成功繁殖的个体能够产生多少后代（见表1）。由于固定效应的解释能力较弱（边际R2约为0），但个体间存在显著的变异（条件R2=0.515），这表明繁殖结果可能是由未测量的因素或随机机会所驱动的（见表1和表S1）。通过进一步的纵向抽样，包括对袋中幼崽的抽样，可能会获得更多关于繁殖成功和个体繁殖力的信息，这有助于揭示更细微的模式，并能够研究影响繁殖成功和招募成功的因素。

3.2 袋鼬科动物的一夫多妻现象
Dobson等人（2018年）的元分析发现，一夫多妻物种在25%至50%的幼崽中表现出多父现象。他们还提出，与交配相关的行为和生态因素（如种群密度）可能会阻止父亲数量与幼崽数量之间的正线性关系。然而，有记录显示，袋鼬科动物的幼崽中有高达97.8%具有多个父亲（平均为67.95%，见图S1）。此外，袋鼬科动物具有相似的生活史特征（一次繁殖后代、较短的成熟期和寿命、攻击性的交配行为以及体型二态性），但这些特征在不同物种间存在差异。这种差异使得袋鼬科动物成为研究多父现象驱动因素的有用案例，因为该科动物的多父现象发生率变化很大，且已被相对充分地研究过。在我们的跨物种比较中，尽管这些物种已被相对充分研究，但关于11种袋鼬科动物和两种非袋鼬科动物的信息量却有所不同。对这些物种的繁殖系统研究显示，多父现象的发生率各不相同，从chuditch（Dasyurus geoffroii；Manning等人，2022年）的20%到敏捷Antechinus（Antechinus agilis；Kraaijeveld-Smit等人，2002年）的异常高的97.8%不等（见图S1）。我们的研究发现，在所有东部袋鼬的幼崽中，47.62%存在多父现象；如果只考虑有多个后代的幼崽，则为62.50%；如果只考虑有四个或更多后代的七个幼崽，则为87.51%（见表1）。因此，东部袋鼬的多父现象发生率可能在袋鼬科动物中处于中等或较低的水平。我们观察到较大的幼崽数量与较高的多父现象发生率之间存在显著关系（R=0.53，p<0.005；见表1），这表明如果低估了幼崽数量，那么多父现象的发生率也会被低估。鉴于我们预计对MFWS种群的抽样不完整，并且预计招募率会略高于单胎幼崽的比率，我们在跨物种比较中保守地选择了62.50%的多父现象发生率。这样，我们既避免了低估多父现象发生率的风险，又不会因为样本量小而不公正地影响结果。我们还注意到，所有其他研究都是基于对袋中幼崽的抽样，而不是像我们这样在分散后进行捕捉。由于缺乏直接的等效性，我们的多父现象测量结果可能比其他研究显得偏低（因为我们的抽样受到了分散后死亡的影响）。然而，比较物种中的多父现象模式无论是否包括东部袋鼬的数据都是一致的，这表明观察到的趋势具有一定的稳健性。我们建议在将我们的结果与其他采用不同抽样方法的研究进行比较时要谨慎，但认为我们的数据对理解繁殖系统做出了有价值的贡献。未来的研究应同时包括对袋中幼崽和分散后的抽样，以便更好地研究繁殖和招募成功的模式。尽管多父现象可能是袋鼬科动物繁殖策略的关键特征（Dickman 1994；Taggart等人2003），但在东部袋鼬中精子竞争较少（Taggart等人2003），而在敏捷Antechinus中精子竞争较高（Shimmin等人2000）。我们推测，不同的精子竞争水平可能与多父现象的相对普遍性有关。需要进一步的研究来确定精子竞争或其他生物学或行为特征是否与多父现象的发生率有关。我们的比较显示，性体型二态性（R=0.002，p=0.884）或雄性对雌性的攻击性（R=0.21，p=0.15）对多父现象的发生率没有影响。这与Wolff和Macdonald（2004）的研究结果不一致，他们发现通过避免攻击性（包括与多个雄性交配导致的父权混淆）可以选择出多父现象。此外，对于像袋鼬科动物这样的物种来说，父权混淆等特征可能不太相关，因为雄性不参与抚育后代。然而，我们承认，我们从文献描述中对攻击性的定性分类可能错误地将某些物种归入了同一组，或者我们可能忽略了与多父现象选择相关的雌雄间攻击性线索。我们建议未来的研究应包括对具有多父现象的物种进行定量的攻击性评估。我们的结果还表明，所研究物种的“快速生活-早死”策略可能导致多父现象的增加。雄性的较短寿命与评估物种中的多父现象发生率显著相关（R=0.35，p=0.057），尽管雌性的寿命没有显著影响（R=0.32，p=0.109）。可能是因为某些物种的雄性只能存活较少的繁殖季节，从而导致多父现象的发生率较高。多父现象的发生率与单胎幼崽的最大父亲数量之间没有相关性（R=0.03，p=0.569）。我们在获取许多可能与多父现象相关的生态和行为特征的数据时遇到了困难，特别是活动范围大小、种群密度和精子竞争或保留能力。我们建议未来的研究填补这些知识空白，以便对这些繁殖参数进行更详细的分析。

4 结论
我们发现东部袋鼬具有多夫多妻的繁殖系统，多父现象的发生率较高，这加深了我们对该物种繁殖模式及其驱动繁殖适应性的关键生理特征的理解。我们还扩展了对东部袋鼬繁殖系统的认识，发现某些雄性在竞争较低的环境中占据了主导地位，而雌性则更有效地利用了资源。跨物种比较表明，雄性的寿命显著影响了袋鼬科动物中多父现象幼崽的发生率。我们建议未来的研究应量化交配频率和持续时间、雌雄间攻击性以及有效繁殖寿命等特征，以便纳入未来的繁殖系统研究中。这些研究应包括从出生前到分散后整个时间范围内的基因组抽样，以更好地揭示支撑繁殖成功的复杂因素。

作者贡献
Brittany M. Brockett：概念化（主导）、数据管理（主导）、正式分析（主导）、调查（主导）、方法论（同等贡献）、项目管理（主导）、可视化（主导）、初稿撰写（主导）、审稿和编辑（主导）。
Linda E. Neaves：概念化（支持）、正式分析（支持）、调查（支持）、方法论（支持）、初稿撰写（支持）、审稿和编辑（同等贡献）。
Maldwyn J. Evans：正式分析（支持）、方法论（同等贡献）、审稿和编辑（支持）。
Iain J. Gordon：概念化（支持）、初稿撰写（支持）、审稿和编辑（支持）。
Jennifer C. Pierson：概念化（支持）、初稿撰写（支持）、审稿和编辑（支持）。
Belinda A. Wilson：概念化（支持）、资源获取（同等贡献）、审稿和编辑（支持）。
Claire Wimpenny：概念化（支持）、资源获取（支持）。
Adrian D. Manning：概念化（支持）、资金获取（主导）、项目管理（支持）、资源获取（主导）、初稿撰写（支持）、审稿和编辑（支持）。

致谢
我们承认并尊重Ngunnawal和Ngambri（ANU，Mulligans Flat）、Wathaurong（Mt Rothwell）以及Palawa（Tasmania）的人民，他们是这项工作所进行土地的传统守护者。该项目是作为Mulligan's Flat–Goorooyarroo林地实验的一部分进行的（https://www.coexistenceconservationlab.org/），我们感谢自2011年项目启动以来所有参与迁移和持续监测的志愿者和合作组织的工作人员。最后，我们感谢匿名审稿人对我们手稿的评论。澳大利亚国立大学通过Wiley - Australian National University协议与澳大利亚国家图书馆协会的合作，促进了开放获取的出版。

资金支持
本研究的数据支持来自澳大利亚研究委员会资助的“Bringing Back Biodiversity”项目（LP140100209）。BMB部分研究时间得到了ACT政府博士奖学金、澳大利亚政府学费抵免奖学金以及ANU补充奖学金的支持。

伦理声明
迁移活动是在塔斯马尼亚初级产业、公园、水和环境部（许可证TFA 16025和17,091，出口许可证12,818/16和13,528/17）、维多利亚州环境、土地和水资源规划部（许可证14,505,167）以及澳大利亚首都领地领土和市政服务局（进口许可证L120161261）的许可下进行的。我们感谢DPIPWE的支持。重新引入程序得到了澳大利亚国立大学动物实验伦理委员会（协议A2016/02）的批准。

利益冲突
作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明
支持本研究发现的数据，包括SNP读数和分析路径，可以在ANU Data Commons仓库中公开获取，网址为http://doi.org/10.25911/50fr-x765。