西安市外來物種尖膀胱螺的生物入侵現(xiàn)狀研究

賀 平 王 奇 劉佳癑 劉 樂 司浩倩 匡俊喜 衛(wèi)博文

（1西藏民族大學(xué)醫(yī)學(xué)院，陜西咸陽 712082；2國家民委高原低氧環(huán)境與生命健康實(shí)驗(yàn)室，陜西咸陽 712082）

伴隨著全球一體化進(jìn)程的深入推進(jìn)，國際交往日益頻繁，外來生物入侵已成為全球性問題。腹足動(dòng)物與人類的關(guān)系十分密切，許多種類可供人類食用或作為動(dòng)物餌料，但是有些貝類也易成為人體寄生蟲（以吸蟲和線蟲為主）的宿主傳播疾病[1]。尖膀胱螺（Physa acuta Draparnaud 1805）是廣州管圓線蟲和卷棘口吸蟲的中間宿主[2]，前者寄生于人中樞神經(jīng)系統(tǒng)，是引起人體嗜酸性粒細(xì)胞增多性腦膜炎的病原體，患者會(huì)出現(xiàn)劇烈頭痛等臨床癥狀，甚至死亡[3]；后者感染人體會(huì)出現(xiàn)厭食、下肢浮腫等癥狀，嚴(yán)重者可致死亡[4]。尖膀胱螺原產(chǎn)于北美洲，目前在世界各地廣泛分布[5]。國內(nèi)最早見于黑龍江和內(nèi)蒙古地區(qū)，此后相繼在江蘇太湖[6]、北京[7]、浙江杭州[8]、湖北武漢[9]、廣東深圳[10]、云南麗江和山東兗州[11]等地區(qū)陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)，近期在高寒低氧的拉薩河流域也發(fā)現(xiàn)了該物種的蹤跡[12]。種種跡象表明，尖膀胱螺的適應(yīng)能力極強(qiáng)，在中國的分布區(qū)域不斷擴(kuò)大。

西安市是歷史悠久的文明古都，東浐灞、北涇渭、西灃澇、南潏滈為西安市贏得“八水繞長安”的美譽(yù)，豐富的水系資源也為貝類提供了良好的棲息環(huán)境。隨著“一帶一路”倡議的實(shí)施和國家級(jí)西咸新區(qū)的快速發(fā)展，西安市國際交往日益頻繁，增加了外來物種入侵的風(fēng)險(xiǎn)。有學(xué)者報(bào)道，尖膀胱螺已成為西安市北郊某水源地的優(yōu)勢種群，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)氐纳锒鄻有訹13]。為了深入了解西安市尖膀胱螺的入侵現(xiàn)狀，客觀評(píng)價(jià)其生態(tài)安全性，對西安市主要水系的貝類展開了詳細(xì)調(diào)查，現(xiàn)總結(jié)如下。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

2018年6月至2019年6月對渭河、涇河、灃河、浐河、灞河、潏河等6條河流的淡水貝類進(jìn)行了調(diào)查。因?yàn)樨愵悧h(huán)境復(fù)雜多樣，所以主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇適宜貝類生存的環(huán)境采集樣品，例如水流緩慢且水深較淺的河岸淺灘和水體邊緣等，每個(gè)采樣點(diǎn)采集50 m范圍內(nèi)各種貝類。采樣過程中，重點(diǎn)關(guān)注水草莖葉、石壁縫隙、枯樹枝腐殖質(zhì)等，詳細(xì)記錄采樣時(shí)間、采樣地點(diǎn)名稱和GPS定位數(shù)據(jù)等。樣品經(jīng)無水乙醇浸泡，4℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料有組織基因組DNA提取試劑盒（廣州美基生物科技有限公司）、DL2000 DNA Marker和PCR試劑盒（廣州東盛生物科技有限公司）、瓊脂糖凝膠[生工生物工程（上海）股份有限公司]。

1.3 物種鑒定方法

1.3.1 形態(tài)學(xué)鑒定。根據(jù)參考書和文獻(xiàn)資料所描述的物種特征和圖片進(jìn)行形態(tài)鑒定，包括殼高、殼寬、殼口形狀、螺層數(shù)、左右旋和螺紋等特征。

1.3.2 分子生物學(xué)鑒定。從每條河流隨機(jī)選擇一處采樣點(diǎn)，基于形態(tài)學(xué)鑒定結(jié)果任意挑取8個(gè)尖膀胱螺樣品，用Kimble微量研磨器將肉足研碎，按照試劑盒 Hipure Tissue DNA Kit（Magen）說明書提取組織DNA。以cox1為分子標(biāo)志物進(jìn)行鑒定，用Primer 5.0軟件根據(jù)GenBank中尖膀胱螺cox1（FJ373016.1）序列設(shè)計(jì)引物，上游 F：5′-TTGGGATCTGGTGTGGATT G-3′，下游 R：5′-CCTCTTGGGTCATAGAACCT-3′。PCR擴(kuò)增條件為95℃預(yù)變性4 min，然后進(jìn)行35個(gè)循環(huán)，每個(gè)循環(huán)包括95℃預(yù)變性45 s、52℃退火40 s、72℃延伸45 s，循環(huán)結(jié)束后72℃延伸10 min。PCR產(chǎn)物經(jīng)1%瓊脂糖凝膠電泳檢測后送擎科生物技術(shù)公司進(jìn)行測序，測序結(jié)果在NCBI網(wǎng)站利用BLAST進(jìn)行核酸序列相似性比對分析，并基于cox1序列構(gòu)建進(jìn)化樹。

2 結(jié)果與分析

2.1 尖膀胱螺分布情況

經(jīng)實(shí)地調(diào)查，所有被調(diào)查的河流均有尖膀胱螺分布，雖然部分河段因?yàn)楹拥栏脑臁⒂昙竞樗疀_刷或者實(shí)際分布數(shù)量較少等原因未采集到樣品，但是調(diào)查數(shù)據(jù)初步表明，該物種在所調(diào)查的河流均有滋生。累計(jì)調(diào)查了渭河、涇河、灃河、浐河、灞河、潏河等6條河流的17個(gè)采樣點(diǎn)，其中11個(gè)采樣點(diǎn)發(fā)現(xiàn)了尖膀胱螺，大部分采樣點(diǎn)同時(shí)存在其他貝類共同棲息，以蘿卜螺多見，其次為中華圓田螺（表1）。

表1 樣品采集信息

2.2 形態(tài)學(xué)鑒定

如圖1所示，螺殼呈長卵圓形，長度10.64 mm，表面光滑，螺殼呈左旋，有4個(gè)螺層。殼口較大，呈長橢圓形，殼口無厴。活體尖膀胱螺有一對尖而細(xì)長的觸角，觸角基部內(nèi)側(cè)有一對眼睛，肉足狹長。上述形態(tài)特征與尖膀胱螺有關(guān)報(bào)道一致[8，10]。

2.3 分子生物學(xué)鑒定

如圖2所示，目的片段核苷酸序列長約550 bp，測序結(jié)果與GenBank中收錄的多條Physa acuta cox1基因序列的相似度為99.45%～99.63%，覆蓋率為100%，E值為0。同時(shí)，利用最大似然法基于cox1測序結(jié)果構(gòu)建進(jìn)化樹（圖3），受試樣品全部與南、北美洲及歐洲來源的尖膀胱螺聚類在一起。因此，可以初步確認(rèn)上述左旋淡水螺樣品均為尖膀胱螺。

3 結(jié)論與討論

生物入侵最早由著名的生態(tài)學(xué)家Elton在其專著《動(dòng)植物入侵生態(tài)學(xué)》中第1次提出[14]。從生物學(xué)角度上講，生物入侵是指外來物種由原產(chǎn)地經(jīng)過人為或自然的各種途徑遷移到新生境的過程，隨后在新生境中定居和繁殖，并最終對新生境的生態(tài)環(huán)境和生物多樣性造成危害[15]。中國疆域遼闊，氣候類型復(fù)雜，豐富多樣的生態(tài)環(huán)境為外來物種入侵提供了有利條件。截至2017年，中國外來入侵物種達(dá)753種，其中動(dòng)物267種、植物352種、微生物134種，34個(gè)省級(jí)行政區(qū)域均有外來物種入侵[16]。隨著全球一體化的加速和國際交往日益頻繁，中國外來生物入侵情況也日趨嚴(yán)峻。生物入侵已經(jīng)對生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅，成為中國面臨的重要生物安全問題[17]。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，我國每年因生物入侵導(dǎo)致的直接經(jīng)濟(jì)損失約2 000億元[18]。外來入侵物種防控任務(wù)艱巨，應(yīng)加強(qiáng)法制建設(shè)，提升技術(shù)手段，加大力度推進(jìn)外來入侵生物普查，逐步形成系統(tǒng)的外來入侵生物防控治理機(jī)制，切實(shí)保障國家經(jīng)濟(jì)安全、生態(tài)安全和生物安全[19]。

腹足動(dòng)物是吸蟲和線蟲的重要傳播媒介，其引起的寄生蟲疾病威脅著全球3億多人口[1]。目前，在中國發(fā)現(xiàn)的入侵醫(yī)學(xué)貝類主要有褐云瑪瑙螺、福壽螺、藁桿雙臍螺、尖膀胱螺等[10，16]。其中，褐云瑪瑙螺和福壽螺是廣州管圓線蟲的中間宿主，與中國多起廣州管圓線蟲暴發(fā)流行有關(guān)[20-22]，隨著養(yǎng)殖逃逸及其自我擴(kuò)散，該物種已成為為害中國南方水稻等農(nóng)作物的重要入侵物種[23-24]。藁桿雙臍螺已在珠三角局部地區(qū)形成廣泛擴(kuò)散[25]，存在曼氏血吸蟲傳播的潛在風(fēng)險(xiǎn)[26]。尖膀胱螺和福壽螺可作為卷棘口吸蟲的中間宿主，其適應(yīng)能力強(qiáng)、生長繁殖速度快[27]，已在中國多個(gè)地區(qū)發(fā)現(xiàn)其棲息地。因此，有必要加強(qiáng)醫(yī)學(xué)貝類生物入侵防治。

線粒體基因具有母系遺傳特征[28]，在生物進(jìn)化過程中其序列相對保守。線粒體基因中cox基因[29-31]和nad基因[30，32]常作為分子標(biāo)記物應(yīng)用于物種鑒別和系統(tǒng)發(fā)育研究。該研究將傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)分類和分子生物學(xué)技術(shù)相結(jié)合，在形態(tài)學(xué)鑒定的基礎(chǔ)上，通過擴(kuò)增cox1基因并對擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行測序，獲得長度約550 bp的核苷酸序列，序列比對結(jié)果顯示，其與Gen-Bank中 Physa acuta cox1基因（EU038356.1、EU0383 67.1、KM611969.1、KX108850.1、AY282589.1、AY651 186.1）的相似度為99.45%～99.63%，覆蓋率為100%。有資料顯示，西安市一些水域存在尖膀胱螺和泉膀胱螺[13]，但是此次測序結(jié)果與泉膀胱螺cox1基因（AY 651189.1、AY651190.1）的相似度非常低，且進(jìn)化樹中受試樣品與泉膀胱螺（Physa fontinalis）的遺傳距離較遠(yuǎn)，故可以確認(rèn)該研究中受試樣品均為尖膀胱螺。該研究首次詳細(xì)調(diào)查了西安市渭河、涇河、灃河、潏河、浐河、灞河等6條河流的尖膀胱螺入侵現(xiàn)狀，初步確定上述河流均有尖膀胱螺的棲息地，該地區(qū)尖膀胱螺的生物入侵現(xiàn)狀比較嚴(yán)峻，為有關(guān)部門的水生生態(tài)監(jiān)測提供了科學(xué)依據(jù)。鑒于尖膀胱螺不僅傳播人畜共患寄生蟲病，而且能夠破壞生態(tài)環(huán)境，應(yīng)引起有關(guān)部門的高度重視，構(gòu)建監(jiān)測預(yù)警網(wǎng)絡(luò)，提升外來入侵物種動(dòng)態(tài)監(jiān)測預(yù)警能力。