中国两栖动物锥虫、肝簇虫空间分布风险的MAXENT模型预测 英文标题:Spatial Distributional Predictions for Trypanosoma and Hepatozoon in Anura Species in China by MAXENT Model

《黄帝内经》记载：“圣人不治已病，治未病”，可见，我国传统医学对于疾病很早就有预防重于治疗的理念。机体自身免疫力低下、病原体的侵入、环境因素的影响等均可导致疾病发生。其中自然地理环境给每个生物体都提供了生长和繁殖的基本条件，同时也协调制约着其发展。因此，在预防疾病时除了增强其自身抵抗力、切断病原传播途径和消灭控制病原以外，还应该从环境因素上考虑疾病的流行趋势。锥虫和肝簇虫是两栖动物最主要的疾病负荷，能通过传媒动物广泛传播感染给脊椎动物，侵入动物机体，破坏红细胞、白细胞的生理功能，最终影响机体健康甚至威胁生命安全。锥虫和肝簇虫的传播媒介品种和数量繁多，有猎蝽、水蛭、库蚊等，并且这些媒介动物的繁殖力和存活率都特别强，分布范围也很广泛，因此从控制传播宿主方面来讲具有相当大的难度。近年来，两栖动物一直是自然保护联盟(IUCN)红皮书上关注的重点物种，疾病，特别是寄生虫性疾病负荷(目前主要是锥虫和肝簇虫)，可以增加其他疾病的继发或混合感染，越来越被认为是导致两栖动物灭绝的首要危险因素之一，从而备受关注。目前我国学者还未有对两栖动物感染锥虫和肝簇虫的研究报道，而国外的研究者已经开始对其系统进化进行分子生物学方面的研究探讨。因此，本课题将已经报道发生该类疾病的地理坐标和环境因素结合起来，综合不同的环境变量，利用MAXENT技术结合已经报道的不同地理坐标点的同类疾病信息进行疾病的空间分布风险预测，呈现出该病在全球，特别是我国范围内可能发生的不同程度危险性区域。另外，使用血液涂片技术和PCR鉴定技术对我国长白山自然保护区三种两栖动物进行锥虫和肝簇虫的调查检测，并以实验室结果来对比验证使用MAXENT模型预测出的危险区域的准确性。为今后在我国开展锥虫和肝簇虫的调查研究提供空间风险预测参考。研究方法：1. MAXENT模型预测我国两栖动物锥虫和肝簇虫可能发生的区域：经过大量的文献检阅，整理出目前已经报道发生锥虫和肝簇虫的地理坐标点，选取环境因素变量(最高温度、最低温度、平均温度、降水量和海拔)输入DIVA-GIS进行文件格式转换，编辑成为要求的固定格式文件，输入指定软件中进行处理，得出全球范围内该种疾病可能存在的空间区域分布图;2.血液涂片进行实验室镜检;3.PCR技术检测在吉林省长白山自然保护区采取的东北林蛙、中华大蟾蜍和黑斑蛙的血液样本，通过DNA片段的扩增、溶胶电泳、克隆、最后经菌落PCR鉴定后送往上海英骏生物公司测序鉴定。然后通过NCBI网站进行BLAST分析，验证所克隆各基因片段的正确性;4.将血液涂片检查结果、PCR技术检测结果与MAXENT呈现的空间预测图进行对照，验证结果是否刚好与预测图的结论相吻合。结果：(1)就全球范围来看，两栖动物的锥虫和肝簇虫主要集中在水源丰富的地区。在中国，锥虫的高度适生区主要集中在长江和黄河流域，表现为高风险性;肝簇虫在长江中下游、海南岛和雷州半岛等地区有中度或者低度适生区存在，表现为中度风险。(2)从预测模型中可见长白山地区主要表现为低度适生性，但由于其接近于风险性较高的朝鲜和日本，由此进行了实验室分子生物学检测。最终实验室结果显示为阴性，也正好说明了目前仍然处于低度或者非适生区，即风险性低结论：MAXENT模型能够科学地评价物种的适生区域和疾病的风险区域，展现出具有梯度变化的空间分布图形，给我们呈现出直观形象的结果，有助于疾病空间分布风险的预测研究。