血孢子虫是一类原生动物病原体,主要以节肢动物昆虫作为传播媒介,感染血孢子虫可对宿主产生多种不利影响,包括降低宿主的健康水平以及繁殖成效,进一步导致宿主种群数量快速下降等。以鸟类为宿主的血孢子虫主要包括3个属,即疟原虫属(Plasmodium)、血液变形虫属(Haemoproteus)和住白细胞原虫属(Leucocytozoon),是鸟类中最为常见的寄生虫之一。鸟类血孢子虫在世界范围内广泛分布,可感染大多数鸟类宿主,同时可在鸟类中发生频繁的宿主间转移,一直是动物生态学和疾病进化的一个理想研究模型。
在传播过程中,一旦鸟类血孢子虫遇到新的可感染宿主并成功感染,可能会导致新发传染病的产生。由于缺乏免疫能力,这种新发传染病对于鸟类宿主来说通常是致命的。以往的研究表明,鸟类宿主感染血孢子虫的可能性在同一科、属之间,甚至同一属内的物种之间均存在较大差异,表明鸟类血孢子虫的感染可能性不只受到宿主系统发育关系的影响,一些相关的生物和生态学变量常常可以决定宿主传播血孢子虫及引发新发传染病的能力。确定这些影响宿主感染可能性的生物和生态学变量对于预防新发血孢子虫病的产生至关重要。以往的研究已经发现了很多影响鸟类血孢子虫感染可能性的因素,但这些因素的预测方向和显著性水平往往不一致;同时,这些预测因素的相对重要性还没有很好地被理解。
北京师范大学邓文洪教授团队以北京猛禽救助中心2007—2022年间接收的35种1539只野生猛禽为研究对象,通过血涂片镜检及巢式PCR等技术对其所感染的血孢子虫谱系支进行分类和鉴定。同时,结合多种宿主生物和生态学变量对猛禽血孢子虫感染可能性的影响因素进行了研究。该研究成果以“Integrating host biological and ecological variables to predict probability of haemosporidian infection in raptors”为题于2024年6月发表在Avian Research上。
研究结果表明,血孢子虫在猛禽物种之间的感染率存在明显差异(χ2 = 307.01, df = 18, p < 0.001)。昼夜活动模式、年龄、地理分布范围、迁徙距离及巢型是决定猛禽血孢子虫感染可能性的主要预测变量(图1)。同时,不同属血孢子虫感染可能性的预测变量不同(图2)。
图1. 血孢子虫感染可能性的生物及生态学变量评估,箱线图表示回归系数的平均值,95%置信区间以及标准差。
通过多模型推断以及模型平均的方法进一步对这些变量的相对重要性进行研究,结果表明,最适合的10个模型包括所有10个变量的组合,同时支持度最高的前5个模型(ΔAIC ≤ 2)均包括5个显著影响猛禽血孢子虫感染可能性的变量:年龄、巢型、地理分布范围、迁徙距离以及昼夜活动模式。年龄(相对重要性 = 0.92)、巢型(0.92)、地理分布范围(0.92)、昼夜活动模式(0.92)和迁移距离(0.82)是猛禽血孢子虫感染率最重要预测因子(表1、表2)。
表1. 检验生态和生活史特征影响猛禽血孢子虫感染风险的前 10 个广义线性混合模型(GLMMs)
表2. 基于GLMMs(1024个模型)的模型平均结果,宿主年龄、巢型、地理分布范围、迁徙距离以及昼夜活动模式是解释猛禽血孢子虫感染可能性的重要预测变量。
本研究基于大量猛禽样本以及多种宿主生物及生态学变量,综合分析了猛禽血孢子虫感染可能性的影响因素,研究发现将加深我们对血孢子虫感染可能性影响因素的理解,为利用鸟类的生物及生态学变量预测其血孢子虫感染的可能性提供了有力支持。
北京师范大学生态学研究所博士研究生高凯(已毕业)为该成果的第一作者,北京师范大学邓文洪教授为通讯作者,北京师范大学黄希副教授以及研究生杨雪梅也参与了该研究。该研究获得了国家自然科学基金面上项目(No. 210100191)的资助。感谢北京猛禽救助中心张率、戴畅、周蕾、李志赛等工作人员在样品采集上给予的帮助。
本文鸟类图片为本研究涉及的部分猛禽物种(图片来源:北京猛禽救助中心)
Gao, K., Yang, X, M., Huang, X., Deng, W.H., 2024. Integrating host biological and ecological variables to predict probability of haemosporidian infection in raptors. Avian Research, 15: 100185. https://doi.org/10.1016/j.avrs.2024.100185.
About Avian Research
《鸟类学研究(英文)》(Avian Research)是由中国动物学会鸟类学分会和北京林业大学共同主办的学术期刊,采取开放获取(Open Access)模式出版,主要发表鸟类学领域各个方向的研究论文和综述。科睿唯安JCR2022影响因子:1.8,位于鸟类学领域Q1区。2023年中科院期刊分区表中,在生物学大类和鸟类学小类均为2区。入选中国科技期刊卓越行动计划梯队期刊。
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