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将基因组学纳入昆虫保护：蝴蝶作为模型组,Insect Conservation and Diversity

花匠小妙招
2025-02-21 09:12

介绍

尽管保护研究和保护实践的共同总体目标是保护生物多样性，但长期以来它们一直走着不同的道路（Habel et al., 2013）。科学转化为行动的主要障碍是沟通不足和跨学科性（Sunderland 等， 2009）以及方法论差距（Shafer 等， 2015 ））。虽然前者正在通过传播基于证据的保护行动的举措（例如，保护证据项目，https://www.conservationevidence.com/）来解决，但考虑到科学工具的快速发展，后者仍然是一个主要限制，但可应用于现实世界保护问题的标准化方法的步伐较慢。例如，昆虫种群基因组学（即研究全基因组变异而不是少数基因座）是一个成熟的研究领域，拥有丰富的工具包来研究全基因组变异（Webster et al., 2022），但昆虫保护实践很少受到基因组技术的指导。

由于方法和实践的限制，昆虫保护工作一直充满挑战。首先，约 80% 的昆虫物种多样性仍有待描述（Stork， 2018），并且缺乏分类学家和标准化、有效的物种界定方法（Engel 等， 2021）。其次，只有少数昆虫类群得到了集中清查和监测。总体而言，人们对昆虫物种的地理分布、种群规模、种群连通性的了解有限，对其生态和行为的了解甚至更少。第三，大多数特定分类单元的资金资源分配给大型脊椎动物物种（Mammola 等人， 2020）。例如，自 1992 年以来，EU-LIFE 资助的项目中只有 7% 针对无脊椎动物（Mammides， 2019）。此外，昆虫保护工作不可能在个体基础上进行，因为它们通常是寿命短的小型生物，种群数量每年波动很大（Longcore & Osborne，2015 ）。

蝴蝶的生态、分布和人口趋势是昆虫中最著名的一些（Boggs 等人， 2003 年；Thomas， 2005 年）。特别是在欧洲和北美，传统的监测和清查计划（例如，New， 2009；Roy 等人， 2015；Sanderson 等人， 2021；Schultz 等人， 2017；Thorne 等人， 2006；Vantieghem 等人） al., 2017）使保护生物学家能够调查蝴蝶种群是否正在减少、是否与其他种群相互联系以及是否容易受到环境变化的影响（Halsch et al., 2021；Maes et al., 2019 ）; 沃伦等人， 2021）。此类长期计划，包括横断面行走、实地观察和标记-释放-重新捕获，所取得的成果通常转化为保护行动（Pullin， 1995；Warren 等， 2021）。尽管这些技术通常需要多个季节的数据收集，并且涉及大量的努力和财政资源，但它们为评估种群和丰度趋势提供了宝贵的时间分辨率。使用高通量技术评估遗传多样性作为持续监测计划的一部分（Bruford 等人， 2017）为蝴蝶生物多样性研究提供了另一个维度。

蝴蝶保护行动有时以种群遗传学研究为指导（Czajkowska 等人， 2020；Dincă等人， 2018；Joyce & Pullin， 2004；Kadlec 等人， 2010；Mattila 等人， 2012）。用于估计群体遗传参数的单个或几个位点的分析通常是有限的（例如，Ackiss等人， 2020；Dupuis等人， 2018）并且忽略了保护生物学中的其他重要方面，例如适应的遗传基础自然种群（Shafer 等人， 2015）。另一方面，全基因组多样性和精细规模的种群连通性模式是物种对环境变化的适应能力的良好代表（例如，Evans 等人，2017 年；Hughes 和 Stachowicz，2004 年；Kardos 等人， 2021年； von Takach 等人， 2021）。例如，对迁移率、近交抑制、选择和遗传漂变的准确和快速估计为更有效的保护生物学实践提供了无与伦比的见解，包括受威胁种群的恢复、易位和管理计划（例如，Bergner等人，2014年；Chemnick等人） .， 2000；萨顿等人， 2018）。通过将基因组学纳入传统的蝴蝶保护工作中，更准确地估计全基因组中性、有益和有害的变异，以及面对强烈环境变化时种群动态的推断，将更好地指导管理实践，符合对多学科方法的呼吁保护生物学（Habel 等人， 2015）。

在这篇小评论中，通过关注蝴蝶，我们探讨了将种群基因组学研究转化为适用的昆虫保护行动的途径。我们强调，目前的证据表明基因组学的可行性：（1）克服群体遗传学研究中的一些方法学限制，（2）显着提高通常用于保护生物学的群体遗传学估计的精确度和准确性，以及（3）提供新的方法。经典群体遗传学或传统监测以前没有解决过的问题，尽管还存在方法学限制（例如，筛选和监测跨景观群体的适应性变异）。最后，

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