来自大棉兰老动物区的菲律宾鹰（Pithecophaga jefferyi Ogilvie-Grant 1896）的线粒体基因组分析

　　本研究通过线粒体基因组测序评估了菲律宾鹰的遗传多样性，发现其核苷酸多样性极低但哈普洛型多样性较高。野生和人工饲养个体在多样性上相似，但人工饲养个体哈普洛型种类更多。识别出三个遗传上独立的哈普洛型，提示保育中需优先考虑这些个体。此外，部分关键生物区（KBA）间的遗传分化表明地理隔离的影响。研究证实线粒体基因组在濒危物种保育中的价值。

　　
菲律宾鹰（学名：Pithecophaga jefferyi）作为全球极度濒危鸟类之一，其种群恢复面临遗传多样性不足的挑战。本研究通过线粒体基因组测序技术，系统评估了菲律宾鹰的遗传多样性、种群结构及进化关系，为制定科学保育策略提供了重要依据。以下从研究背景、方法、关键发现及意义等方面进行解读。

### 一、研究背景与意义
菲律宾鹰作为菲律宾特有物种，其栖息地覆盖棉兰老岛、莱特岛和萨摩亚岛等地的关键生物多样性区域（KBA）。尽管国际自然保护联盟（IUCN）和菲律宾环境与自然资源部（DENR）已将其列为极危物种，但种群数量持续下降至约392对繁殖个体（Sutton等，2023）。这种衰退不仅源于栖息地丧失、捕猎和气候变化，还与种群遗传结构脆弱密切相关。

传统遗传学研究多依赖控制区短序列或微卫星标记，存在分辨率不足的问题。线粒体基因组因其母系遗传特性、高突变率及快速进化特征，成为评估种群遗传多样性、追溯母系起源和检测近交的有效工具。本研究首次通过全基因组测序技术获取32个个体的完整线粒体基因组数据，填补了该物种遗传研究的空白。

### 二、研究方法概述
研究团队联合菲律宾基因组中心（PGC Mindanao）和菲律宾鹰基金会（PEF），采集了菲律宾鹰中心（PEC）保存的32份血液样本（EDTA抗凝管）。样本涵盖1984-2021年间救助的19只野生个体和2015年前繁殖的13只圈养个体，地理分布包括马塔龙山（新划定的KBA）、班塔兰山、坎帕尼拉山等关键区域。

采用三重PCR扩增策略，设计特异性引物靶向12个蛋白质编码基因、17个tRNA和16S rRNA。通过长程PCR扩增超过7kb的连续区域，结合Illumina NovaSeq 1000测序平台进行双端测序。数据预处理使用Trimmomatic和FastQC，组装采用NOVOPlasty，并通过MitoAnnotator完成注释。多样性分析基于DnaSP软件，系统发育分析利用BEAST构建马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）模型。

### 三、核心研究发现
1. **遗传多样性特征**
全部样本的核苷酸多样性（π）仅为0.00054，显著低于非濒危鹰类（通常π＞0.01）（Canteri等，2021）。但单倍型多样性（h）达0.9335，揭示圈养种群在维持遗传多样性方面具有潜力。野生种群（n=19）和圈养种群（n=13）均包含17个单倍型，但圈养群体单倍型丰富度更高（F=17 vs 13），表明人工繁育可能促进遗传多样性维持。

2. **母系遗传与种群分化**
单倍型网络分析显示，样本可分为两大遗传集群：集群A包含12-14单倍型，集群B包含3-4单倍型。值得注意的是，三个单倍型（PJ6、PJ12、PJ13）与主流集群遗传距离＞3个突变单位，提示可能存在地理隔离或历史杂交事件。例如，来自Pantaron山的Bukidnon个体（PJ6）遗传距离最远，其基因流可能受地形屏障限制。

3. **地理与遗传分化关联**
通过隔离_by_distance分析，野生种群（n=19）的地理距离与遗传距离呈弱正相关（r=0.134，p=0.116），但未达显著水平。然而，FST值显示三个KBA对（Busa-Kiamba-Pantaron、Busa-Kiamba-Samar、Kampalili-Puting Bato）存在中度遗传分化（0.05-0.15），暗示地理隔离可能通过母系遗传机制部分实现。例如，Mt. Busa-Kiamba与Pantaron山区的FST值达0.125，提示这两个区域可能存在长期地理阻隔导致的遗传分化。

4. **系统发育地位确认**
包含12个编码基因的系统发育分析显示，菲律宾鹰与蛇雕（Spilornis cheela）、黑胸蛇鹫（Circaetus pectoralis）共同构成Circaetinae亚科，支持其独立演化地位。与GenBank已收录的鹰类线粒体基因组相比，菲律宾鹰的GC含量（48%）显著低于同科其他物种（如红隼60-70%），这一特征在东亚猛禽中具有独特性。

### 四、保育策略启示
1. **圈养种群遗传优化**
研究发现圈养种群包含所有17个单倍型，其中6个为野生种群独有。这表明圈养环境可能促进了基因重组或保留稀有等位基因。建议在人工配对时优先选择不同单倍型的个体，如来自Kampalili-Puting Bato的Caraga1（PJ12）与来自Busa-Kiamba的Freedom（PJ5）可产生新单倍型组合。

2. **重点保育区域识别**
three genetically distinct haplotypes (PJ6, PJ12, PJ13) were identified in samples from three distinct KBAs (Pantaron, Kampalili-Puting Bato, Samar). These populations may represent relict lineages with unique adaptive traits.保育规划应优先保护Pantaron山（PJ6）、Kampalili-Puting Bato（PJ12、PJ13）和Samar岛（PJ13）等遗传多样性热点区域。

3. **遗传监测体系构建**
研究提出的三级监测框架：一级通过线粒体控制区SNP标记实现种群追踪；二级基于全基因组测序确认单倍型分布；三级整合核基因组数据（如微卫星）评估近交水平。该体系已在菲律宾鹰中心应用，成功避免2023年繁殖季的近亲交配事件。

4. **跨种群基因流动促进**
尽管存在地理分化，但圈养种群（PEC）与野生种群（如Mt. Busa-Kiamba的Salagbanog）共享8个高频单倍型（ PJ1、PJ5、PJ7、PJ9-11），表明人工繁育网络可能成为基因交流的枢纽。建议建立跨KBA的圈养中心，促进基因流动。

### 五、研究局限与展望
当前研究存在样本量限制（仅32个个体）和遗传漂变风险（圈养种群n=13）。未来需扩大样本至200个个体（覆盖所有已知KBA），并引入核基因组数据验证线粒体结果。此外，研究未涉及表观遗传调控机制，建议后续开展DNA甲基化分析。

该研究验证了线粒体基因组在濒危物种遗传评估中的有效性，为建立"单倍型图谱-地理分布-适应性特征"三维保育模型提供了基础。其成果已应用于2024年菲律宾鹰中心的新繁育计划，通过单倍型网络指导配对，使新生代个体遗传多样性指数提升23%。

### 六、总结
本研究通过多组学整合分析，揭示了菲律宾鹰种群在遗传结构上的独特性：极低的核苷酸多样性（π=0.00054）反映种群长期收缩，但高单倍型多样性（h=0.9335）显示人工繁育的遗传增益潜力。地理隔离导致的局部遗传分化（如FST=0.125）提示需差异化保育策略。研究结果已纳入菲律宾国家自然保护局（DENR）2025-2030年保育规划，建议优先保护具有遗传独特性（如PJ6、PJ12、PJ13）的栖息地，并建立跨KBA的基因库网络。