《Journal of Ornithology》:Prevalence of haemosporidian parasites in raptors in rehabilitation centers across the United States
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禽源血液孢子虫(Avian haemosporidians)是由媒介传播的常见鸟类寄生虫。尽管其在雀形目(Passerines)鸟类中已被广泛研究,但关于美国猛禽(Raptors)中血液孢子虫感染流行率(Prevalence)的资料仍较匮乏。研究人员采用分子生
禽源血液孢子虫(Avian haemosporidians)是由媒介传播的常见鸟类寄生虫。尽管其在雀形目(Passerines)鸟类中已被广泛研究,但关于美国猛禽(Raptors)中血液孢子虫感染流行率(Prevalence)的资料仍较匮乏。研究人员采用分子生物学方法,对美国五所野生动物康复中心采集的猛禽血样进行禽源血液孢子虫检测,利用多重聚合酶链式反应(multiplex PCR)鉴定住血原虫属(Haemoproteus)、白血原虫属(Leucocytozoon)及疟原虫属(Plasmodium),并按猛禽宿主物种及采样点计算流行率。近半数受检猛禽(47%)至少感染一种寄生虫,其中疟原虫属(Plasmodium)检出频率最高(28%),其次为住血原虫属(Haemoproteus, 21%)和白血原虫属(Leucocytozoon, 12%)。各寄生虫属的流行率在宿主物种间存在差异:例如美洲红隼(Falco sparverius, 55%)、横斑林鸮(Strix varia, 58.2%)及大角鸮(Bubo virginianus, 43.8%)的住血原虫属(Haemoproteus)流行率高于白头海雕(Haliaeetus leucocephalus, 0%)或黑秃鹫(Coragyps atratus, 0%);三个寄生虫属的流行率在各采样点间亦有差异。然而研究未检测到物种与采样点的交互作用,表明在所调查区域内猛禽物种间的相对感染率大体恒定。本工作增进了对区域地理尺度下猛禽疾病生态学(Disease ecology)的认识,后续分析将聚焦于不同宿主物种及站点间寄生虫遗传谱系(Lineages)的多样性与分布。
本文发表于《Journal of Ornithology》,研究背景如下:禽源血液孢子虫(Avian haemosporidians,顶复门Apicomplexa,血孢子虫目Haemosporida)是全球广布、双翅目(Diptera)媒介传播的常见鸟类寄生虫,主要包括住血原虫属(Haemoproteus,蚋Culicoides或虱蝇Hippoboscidae传播)、白血原虫属(Leucocytozoon,黑蝇Simuliidae传播)及疟原虫属(Plasmodium,蚊Culicidae传播)。既往研究多集中于易用雾网捕获的雀形目小鸟,而猛禽(鹰形目Accipitriformes、隼形目Falconiformes、鸮形目Strigiformes、美洲鹗Pandionidae、新域鹫Cathartidae)因需特殊捕捉手段在美国本土较少被系统调查,且前人假设不同宿主物种间相对寄生虫流行率为跨分布区恒定——这一假设缺乏实证检验,局部协同进化或媒介空间分布差异可能导致物种×位点交互效应。因此研究人员利用美国五家野生动物康复中心2021—2022年采集的猛禽血样,通过属特异性多重PCR检测三大血孢子虫属感染,分析流行率是否受猛禽物种、采样点及其交互作用影响,以明确宿主物种间相对感染率是否具空间恒定性,填补美国本土猛禽血孢子虫流行率及宿主—地点变异模式的数据空白。
主要关键技术方法:
研究人员收集美国五个州(加利福尼亚、科罗拉多、密苏里、北卡罗来纳、佛罗里达)野生动物康复中心2021—2022年猛禽全血样本(n=740),加入Longmire裂解缓冲液室温保存,采用异丙醇—乙酸铵法提取基因组DNA并定量稀释至约25 ng/μL。使用已发表的一步法多重PCR(Ciloglu et al. 2019)同时扩增三个属线粒体细胞色素b(cytochrome b)基因片段——Haemoproteus(引物HMF/HMR,产物525–533 bp)、Leucocytozoon(引物LMF/LMR,产物218 bp)、Plasmodium(引物PMF/PMR,产物377–379 bp),经2%琼脂糖凝胶电泳判读阳性条带。统计分析方面:先计算各属总体及分物种、分站点流行率;为检验物种、位点及交互效应,筛选每个位点样本量≥10的9种猛禽(n=614),对每属拟合二项广义线性模型(GLM, binomial error),以感染状态(0/1)为响应变量,物种、位点及物种×位点交互为自变量,用II型方差分析(Likelihood ratio χ2检验)评估显著性;另拟合二项广义线性混合模型(GLMM)以位点、物种、采样年份为随机效应,计算组内相关系数(ICC, Intraclass Correlation Coefficient)做方差分解;用Spearman秩相关检验属间流行率相关性。
研究结果
Overall prevalence(总体流行率):
对740份样本分析显示,47%(349/740)猛禽至少感染一种血孢子虫,13%(95/740)存在混合感染(双重感染88例:Haemoproteus+Leucocytozoon 25例、Plasmodium+Haemoproteus 34例、Plasmodium+Leucocytozoon 29例;三重感染7例)。单属流行率:Plasmodium最高28%(205/740),Haemoproteus 21%(157/740),Leucocytozoon 12%(89/740)。
Testing the effects of site, species, and a site by species interaction on prevalence(位点、物种及位点×物种交互作用对流行率的影响):
对限制数据集(9种猛禽共614只)GLM分析表明——Haemoproteus流行率随位点(χ2=49.5, df=4, P<0.001)和宿主物种(χ2=150.4, df=8, P<0.001)显著变化,但物种×位点交互不显著(χ2=3.7, df=9, P=0.931);横斑林鸮(58.2%)、美洲红隼(55%)、大角鸮(43.8%)Haemoproteus感染率高,黑秃鹫与白头海雕为0%;位点3(密苏里)Haemoproteus流行率最高(36%),位点1(加州)最低(7%)。Leucocytozoon流行率同样随位点(χ2=27.6, df=4, P<0.001)和物种(χ2=74.7, df=8, P<0.001)显著变化,交互不显著(χ2=8.0, df=9, P=0.631);大角鸮Leucocytozoon流行率最高(48%),美洲红隼、鱼鹰、红肩鵟无感染;位点1 Leucocytozoon流行率最高(39%),位点5最低(<1%)。Plasmodium几乎感染所有分析内猛禽物种,随位点(χ2=14.2, df=4, P=0.007)和物种(χ2=41.2, df=8, P<0.001)显著变化,交互不显著(χ2=9.3, df=9, P=0.407);斯氏鵟(Buteo swainsonii)Plasmodium流行率最高(62%),库珀鹰(Astur cooperii, 58%),美洲红隼无感染;位点1、2 Plasmodium流行率高(42%、49%),位点5最低(14%)。方差分解显示宿主物种解释的感染状态变异大于位点和年份(Haemoproteus物种ICC=0.365、位点ICC=0.107、年份ICC=0.002;Leucocytozoon物种ICC=0.258、位点ICC=0.255、年份ICC=0.003;Plasmodium物种ICC=0.132、位点ICC=0.039、年份ICC=0.044)。
Testing for correlations in prevalence between parasite genera(寄生虫属间流行率相关性检验):
无论按宿主物种还是按采样点,三个血孢子虫属的流行率彼此均无显著Spearman秩相关。
讨论部分总结(含结论翻译):
研究人员发现近半数(47%)美国康复中心猛禽感染至少一种禽源血孢子虫,Plasmodium(28%)> Haemoproteus(21%)> Leucocytozoon(12%),三属流行率均因宿主物种和采样点而异,但未检出显著的物种×位点交互效应——说明研究区域内猛禽物种间相对感染率大体恒定,不支持属水平局部协同进化导致相对流行率空间翻转的假设(协同进化可能在谱系lineage而非属水平发生);属间流行率无相关;宿主物种较采样点解释更多感染状态变异。需注意康复中心个体感染地未知且伤病可能微幅影响数值,但野生猛禽已有相近报道支持结果可靠性。此研究首次在美国多区域尺度量化猛禽血孢子虫属水平流行率及宿主—地点变异模式,为后续谱系多样性和气候变迁对猛禽—寄生虫系统影响提供基线数据,对猛禽保护具参考价值。
研究结论翻译:近半数受检猛禽(47%)感染至少一种寄生虫属。疟原虫属(Plasmodium, 28%)最常见,其次为住血原虫属(Haemoproteus, 21%)和白血原虫属(Leucocytozoon, 12%)。三属流行率均因宿主物种和采样点显著变化(图2、图3),但未检测到显著的采样点×宿主物种交互作用(图1),表明所调查区域内猛禽物种间相对流行率大体恒定。寄生虫属间流行率无相关性。美国猛禽中血孢子虫感染普遍,属水平流行率可能与宿主性状及环境特征相关,后者需进一步景观尺度验证;本研究计算的属水平流行率反映对所有同属谱系的总体感染情况,其背后机制有待寄生虫遗传谱系鉴定阐明。