中国媒介生物学及控制杂志  2016, Vol. 27 Issue (4): 330-332

扩展功能

文章信息

张涛, 段恒璐, 白学礼, 鲁亮, 赵建华, 李贵昌, 卢世堂, 田涛
ZHANG Tao, DUAN Heng-lu, BAI Xue-li, LU Liang, ZHAO Jian-hua, LI Gui-chang, LU Shi-tang, TIAN Tao
宁夏六盘山地区小型兽类DNA条形码分析
DNA barcoding of small mammals collected from Liupanshan area, Ningxia Autonomous Region
中国媒介生物学及控制杂志, 2016, 27(4): 330-332
Chin J Vector Biol & Control, 2016, 27(4): 330-332
10.11853/j.issn.1003.8280.2016.04.004

文章历史

收稿日期: 2016-04-25
网络出版时间: 2016-06-03 12:09
宁夏六盘山地区小型兽类DNA条形码分析
张涛1, 段恒璐2, 白学礼1, 鲁亮2, 赵建华1, 李贵昌2, 卢世堂1, 田涛1     
1 宁夏回族自治区疾病预防控制中心鼠疫预防控制科, 银川 750004;
2 中国疾病预防控制中心传染病预防控制所, 北京 102206
摘要: 目的 对宁夏六盘山地区人兽共患病自然疫源地宿主动物进行分类和鉴定,提高形态分类的准确性,探讨DNA条形码技术分型的可行性。 方法 采用鼠夹法在不同生境采集小型兽类标本84份;其中选择58份扩增细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ(COⅠ)基因部分序列,并测序和进行相关分析,构建进化树。 结果 捕获的10个形态种小型兽类中,通过COⅠ基因分析发现11个分子种。形态上鉴定为洮州绒鼠平的标本还包括岢岚绒鼠平;原定的达乌尔鼠兔准确鉴定为黄河鼠兔;原定的根田鼠准确鉴定为东方田鼠。 结论 DNA条形码可准确鉴定小型兽类动物标本,纠正形态鉴定的错误;可发现形态难以区分的隐含种,更好地研究啮齿动物的分类及进化关系。
关键词: DNA条形码     自然疫源地     小型兽类     隐含种     六盘山    
DNA barcoding of small mammals collected from Liupanshan area, Ningxia Autonomous Region
ZHANG Tao1, DUAN Heng-lu2, BAI Xue-li1, LU Liang2, ZHAO Jian-hua1, LI Gui-chang2, LU Shi-tang1, TIAN Tao1     
1 Ningxia Center for Disease Control and Prevention, Yinchuan 750004, Ningxia Hui Autonomous Region, China;
2 National Institute for Communicable Disease Control and Prevention, Chinese Center for Disease Control and Prevention
Abstract: Objective To improve the ability of correct classification and identification of small mammals in different kinds of nature foci of zoonosis in Liupanshan area of Ningxia. It can improve the accuracy of classification, and to explore the feasibility of DNA barcoding. Methods By trapping method, 84 small mammal samples from different habitats of Liupanshan area were collected. Sequences of COⅠgene were amplified and sequenced from 58 of their samples. Based on these sequences, a Neighbor-Joining (NJ) tree were constructed. Results According to the NJ tree, 11 clusters with high bootstrap support were found from 10 morphological species. Caryomys eva were divided in to two clusters, including C. eva and C. inez. Ochotona daurica should be O. huangensis, and Microtus oeconomus should be M. fortis according to the COⅠgenes. Conclusion These results show that DNA barcodes could be used to accurately identify specimens of small mammals. It could discover morphologically indistinguishable species and could better study the classification and evolution of rodents.
Key words: DNA barcoding     Nature focus     Small mammals     Implied species     Liupanshan area    

宁夏六盘山境内地理景观丰富多样。从南至北,生态环境包括西北地区草原、森林、农田等所有的生态类型。多样的生态环境形成了啮齿动物种类的多样性。宁夏六盘山记录的啮齿动物有23种,其中兔形目3种,啮齿目20种[1]。丰富的啮齿动物种类,导致宁夏地区为多种鼠传疾病的自然疫源地。宁夏回族自治区东北部属于内蒙古高原长爪沙鼠(Meriones unguiculatus)鼠疫疫源地[2],六盘山生态经济圈的南华山和月亮山则属于甘宁黄土高原阿拉善黄鼠(Spermophilus alaschanicus)鼠疫疫源地[3],六盘山南麓则存在姬鼠型的肾综合征出血热(HFRS)自然疫源地[4]。对啮齿动物为主的小型兽类准确分类和科学防治是宁夏多种重要传染病预防和控制的基础。为提高宁夏地区啮齿动物的分类鉴定水平,采集小型兽类标本,利用DNA条形码技术对啮齿动物进行鉴定,现将结果报告如下。

1 材料与方法 1.1 标本采集

2015年在宁夏六盘山地区原州区和泾源县等不同生境采集小兽标本。

1.2 DNA提取

使用QIAGEN DNeasy Blood & Tissue Kit试剂盒提取肝脏或肌肉总DNA,4℃保存备用。

1.3 PCR扩增及测序

扩增时首先选用下列通用引物[5]扩增细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ(COⅠ)基因片段。当通用引物扩增反应失败时,则选用Ivanova等[6]设计的鸡尾酒引物(表 1)。PCR反应扩增体系:10×缓冲液2.5μl,dNTP 0.5μl,引物各0.5μl,LA Taq DNA聚合酶0.15μl,模板DNA 1μl,加ddH2O至25μl。PCR反应条件:95℃预变性5 min,95℃变性45 s,54℃退火1 min,72℃延伸1 min,35个循环,最后再72℃延伸10 min。扩增产物经1%琼脂糖凝胶电泳检测,送北京奥科鼎盛生物科技有限公司进行双向测序。

表 1 PCR扩增COⅠ基因的相关引物序列 Table 1 PCR primer sequences used to amplify COⅠgene
1.4 DNA序列分析

首先利用DNAStar中的Seqman进行序列拼接。然后利用Clustal W软件进行多重序列比对,并进行适当的手工调整。同时将测定的序列在NCBI网站上运行Blast程序(http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)进行序列同源性比较,以确保所获得的序列是目标序列。同时将Blast结果中相似度>95%,或相似度最大的近缘种序列用于系统树构建,判断形态鉴定的准确性。

1.5 构建系统树

运用Mega 6.0软件分析各基因序列的碱基组成和变异,基于Kimura-2-parameter(K2P)模型的遗传距离。采用邻接法构建全部COⅠ基因序列Neighbor?Joining(NJ)树。

2 结果 2.1 小型兽类构成

共捕获小兽84只,隶属于3目(啮齿目、兔形目和鼩鼱目)4科8属11种,见表 2。其中黑线姬鼠(Apodemus agrarius)占捕获总数的30.95%,洮州绒鼠平(Caryomys eva)和朝鲜姬鼠(Apodemus peninsulae)分别占20.24%和21.43%,为优势种群,其中姬鼠群落占55.95%。

表 2 2015年4月宁夏六盘山自然保护区小型兽类调查结果 Table 2 The small mammals capturedin Liupanshan area of Ningxia in April 2015
2.2 小型兽类DNA条形码扩增

现场采集的84份标本中,选择黑线姬鼠以外的58份标本,通过通用引物和鸡尾酒引物共扩增得到51条序列,成功率为87.93%。扩增片段长度符合引物设计的预期,并经过Blast比对后确认为线粒体COⅠ基因片段。

捕获的10个形态种小兽中,通过COⅠ基因分析鉴定为11个种(黑线姬鼠除外)。构建NJ树,形成11个具有高支持度的分支,即由11个有效种类构成,见图 1,形态上鉴定为洮州绒鼠平的标本存在2个种,但仅凭形态上较难区分六盘山地区洮州绒鼠平和苛岚绒鼠平。但通过DNA条形码鉴定,易准确判定,从而更正形态学鉴定可能导致的错误;原定的达乌尔鼠兔(Ochotona daurica)准确鉴定为黄河鼠兔(O. huangensis);原定的根田鼠(Microtus oeconomus)准确鉴定为东方田鼠(M. fortis)。其他种类个体的Blast结果均与形态学鉴定结果一致,证明形态学鉴定结果基本准确。

注:分支上的数字分别表示自展支持率(Bootstrap support value)。 图 1 宁夏六盘山地区啮齿动物COⅠ基因序列NJ树 Figure 1 Neighbor?Joining tree based on COⅠsequence of the rodents from Liupanshan of Ningxia
3 讨论

宁夏六盘山区域独特的地理环境和丰富的植物资源,为哺乳动物生息繁衍提供了良好的栖息条件。宁夏中部和南部为包虫病的流行区[7],鼠类在该类疾病的传播中起重要作用。本次调查比较系统地采集了宁夏南部六盘山地区的常见小兽,未捕到稀有种,有待进一步调查。

宁夏六盘山独特的地理环境使啮齿动物得以进化和发展,已有20多种[1]。其中洮州绒鼠平是我国华北地区常见种,仅凭形态特征难与苛岚绒鼠平区分,尤其是幼鼠种类的鉴定,存在困难。通过DNA条形码技术,有效地更正了形态学鉴定可能的错误。其中洮州绒鼠平主要分布在海拔较高、湿度较大的云杉林生境中,而岢岚绒鼠平则生活在海拔较低、相对干旱的稀疏阔叶林生境中。同样长期以来六盘山地区捕获的田鼠被定为根田鼠,但通过DNA条形码鉴定为东方田鼠;六盘山野荷谷景区捕获的达乌尔鼠兔,通过DNA条形码技术鉴定为黄河鼠兔。而野荷谷林地生境也符合黄河鼠兔的生境特点。通过DNA条形码技术纠正了在六盘山地区小型兽类鉴定中的错误。

本次调查黑线姬鼠占30.95%,朝鲜姬鼠占21.43%,中华姬鼠占3.57%,姬鼠群落为该地区优势种群,同时姬鼠在六盘山地区也是HFRS的重要宿主。随着宁夏地区退耕还林政策的实施,宁夏南部六盘山地区的植被状态与过去不同,黑线姬鼠的分布范围也逐渐从宁夏六盘山地区向北部扩散。本次调查在六盘山最北边的禅塔山自然保护区和云雾山草原保护区均发现黑线姬鼠,其主要分布在年降雨量>400 mm的区域。因此,应在宁夏六盘山地区外围对黑线姬鼠的分布范围和密度进行本底调查和监测,做好宁夏野鼠型HFRS监测工作,防止其暴发流行。

参考文献
[1] 秦长育, 李克昌. 宁夏啮齿动物与防制[M]. 银川: 宁夏人民出版社, 2003 : 72 -248.
[2] 张涛, 孙伟, 李丽, 等. 宁夏沙鼠鼠疫40年流行动态分析[J]. 疾病预防控制通报,2014,29 (6) :13–14.
[3] 张涛, 李丽, 卢世堂, 等. 甘宁黄土高原鼠疫自然疫源地50年防控概述[J]. 疾病预防控制通报,2014,29 (2) :4–6.
[4] 乔富贵, 张涛, 伏卫程, 等. 宁夏西吉县啮齿动物种群空间分布格局与疾病传播风险[J]. 中华地方病学杂志,2015,34 (2) :136–138.
[5] Robins JH, Hingston M, Matisoo-Smith E, et al. Identifying Rattus species using mitochondrial DNA[J]. Mol Ecol Notes, 2007, 7 (5) : 717–729 .DOI:10.1111/men.2007.7.issue-5.
[6] Ivanova NV, Zemlak TS, Hanner RH, et al. Universal primer cocktails for fish DNA barcoding[J]. Mol Ecol Notes, 2007, 7 (5) : 544–548 .
[7] 赵瑞, 杨玉荣, 赵嘉庆, 等. 宁夏南部山区包虫病患者的调查分析[J]. 中国寄生虫病防治杂志,2003,16 (2) :84–86.