動物所揭示黃胸鼠耐受低溫的局限性并預測其擴張范圍

黃胸鼠和褐家鼠全球性分布。它們是入侵物種，也是我國主要的兩種家棲鼠類，危害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、破壞基礎(chǔ)設(shè)施，并能夠傳播人畜共患病。

為了探討黃胸鼠低溫耐受能力以及進一步北擴的可能范圍，尤其是能否繼續(xù)擴張到東北地區(qū)，并與褐家鼠東北種群重疊而形成新的危害，中國科學院動物研究所對全國范圍的褐家鼠和黃胸鼠的樣本進行了全基因組分析，并對室內(nèi)群體進行了低溫馴化實驗，比較了兩種家鼠的遺傳和表型，基本明確了黃胸鼠的北擴邊界在長城一帶，耐受低溫的遺傳和生理的局限性使其難以在東北建群。

群體基因組分析發(fā)現(xiàn)，我國的黃胸鼠從南向北擴張，分化為華北、西北和西藏三支，尤其與溫度適應相關(guān)的遺傳變異的頻率在北方新環(huán)境升高。例如，涉及甘油三酯代謝的基因Apoa1和Apoa4在黃胸鼠華北種群中受到正選擇，與脂肪代謝、產(chǎn)生能量和適應寒冷氣候有關(guān)。西北種群中受正選擇的基因主要與干旱氣候適應相關(guān)，西藏種群中受到正選擇的基因與低氧適應相關(guān)。

華北黃胸鼠在適應低溫方面具有可塑性。而與同域分布在華北褐家鼠相比，華北黃胸鼠經(jīng)歷了不同的演化過程。在遺傳和表型上，黃胸鼠應對寒冷的能力均弱于褐家鼠。在0°C以下，黃胸鼠需要更高的耗氧產(chǎn)熱以及非顫抖性產(chǎn)熱來維持體溫恒定。在行為方面，褐家鼠在低溫下儲食行為明顯，存儲大量食物，且個體間攻擊減少，而黃胸鼠沒有出現(xiàn)這些行為。這表明黃胸鼠在冬季維持體溫需要更高的生理代價，且獲得食物和集群御寒的能力較差。進一步，研究人員將室內(nèi)模擬溫度降低到-10°C、-20°C，發(fā)現(xiàn)-20°C黃胸鼠存活不過2天而褐家鼠安然無恙。戶外的飼養(yǎng)觀察表明，黃胸鼠在天氣持續(xù)-8℃到-18°C時，水糧充足，難以活過2天。

研究發(fā)現(xiàn)，黃胸鼠種群在向北擴張過程時產(chǎn)生了對低溫的適應性變異，但對低溫耐受的遺傳和生理的局限性阻礙了它們向北進一步擴張。黃胸鼠種群難以越過長城在東北建立種群，也不能與東北褐家鼠種群產(chǎn)生大規(guī)模重疊。

近日，相關(guān)研究成果以Genomic and phenotypic adaptations of Rattus tanezumi to cold limit its further northward expansion and range overlap with R. norvegicus為題，發(fā)表在《分子生物學與進化》（Molecular Biology and Evolution）上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、中國科學院相關(guān)項目等的支持。