湖北钉螺数量性状研究Ⅰ遗传变异信息的可靠性与样本量的关系

[文章编号]　100526661(2005)022*******・论著・湖北钉螺数量性状研究
.遗传变异信息的可靠性与样本量的关系
周艺彪,姜庆五,赵根明,韦建国
[摘要]　目的　探讨湖北钉螺数量性状遗传变异信息的可靠性与样本量的关系。

方法　从云南大
理和湖南岳阳两地区随机抽取钉螺各60只,分别对钉螺壳形态数量性状进行测量,计算各数量性状
指标的变异系数(CV)、组间变异百分比和多样性指数。

结果　CV以外唇缘厚度变异最大,肋壳钉螺
达到了20157%,光壳钉螺为14114%,其次是次螺层长度,分别12198%和11149%;肋壳钉螺有近
四分之三的性状指标CV大于光壳钉螺的,且平均CV9135%也大于光壳钉螺的7183%;肋壳钉螺
的平均多样性指数为11541,高于光壳钉螺的11220;当样本量<30,所得到的遗传变异的结果极不
可靠,随着样本量的增加遗传变异信息的可靠性也增加,当样本量>55时,所得到的遗传变异的结
果趋于稳定。

结论　在湖北钉螺形态数量性状的遗传变异研究中,每个钉螺种群以分析不少于55个
钉螺标本为好。

[关键词]　湖北钉螺;数量性状;遗传多样性;样本量
[中图分类号]　R383124 [文献标识码]　A
Study on m orpholog ic quan tita tive character istics of
O nco m elan ia hup ensis .Rela tion sh ip between rel i ab il ity of
i nforma tion of genetic d iversity and sam ple size　Z hou Y ibiao,J iang Q ingw u,
Z hao Genm ing,W ei J iang uo　(D ep a rt m en t of Ep id e m iology,P ublic H ea lth S chool of F ud an
U n iversity,S hang ha i200032,Ch ina)
[Abstract]　Objective　To exp lo re the relati on sh i p betw een the reliab ility of info rm ati on of
genetic diversity and samp le size in mo rpho logic quan titative characteristics of O nco m elan ia
hup ensis.M ethods　Six ty snails(s moo th shell)from D ali C ity,Yunnan P rovince and six ty snails
(ribbed shell)from Yueyang C ity,H unan P rovince w ere samp led at random,and the mo rpho logic
quan titative characteristics of the snails w ere m easu red,and then the coefficien t of variati on,
p ropo rti on of variati on betw een the tw o group s and Shannon’s info rm ati on index w ere compu ted
respectively.Results　Among11indices of mo rpho logic quan titative characteristics,the coefficien t
of variati on of th ickness of lab ra b ri m w as the largest,and tho se of ribbed2shell and s moo th2shell
popu lati on w ere20157%and14114%respectively,and the nex t w as length of hypo2body w ho rl,
and tho se of ribbed2shell and s moo th2shell snails w ere12198%and11149%respectively.Among
11mo rpho logic quan titative characteristics indices,there w ere nearly th ree ou t of fou r indices w h ich
the coefficien ts of variati on of ribbed2shell snails w ere mo re than tho se of s moo th2shell popu lati on,
and the average coefficien t of variati on of ribbed2shell popu lati on w as also mo re than tho se of
s moo th2shell popu lati on.T he average Shannon’s info rm ati on indices of ribbed2shell and s moo th2
shell popu lati on w ere11541and11220respectively,and the fo rm er w as the b igger.W hen the
samp le size w as less than30,the resu lt of genetic diversity gained from the study w as no t very
reliab le,and w ith the increase of samp le size the reliab ility of the info rm ati on of genetic diversity
w as also augm en ted.W hen the samp le size w as mo re than55,the resu lt of genetic diversity w as
reliab le.Conclusion　In o rder to get reliab le info rm ati on of genetic variati on in the study of
[基金项目]　“十五”国家科技攻关项目(2004BA718B04)
[作者单位]　复旦大学公共卫生学院流行病学教研室(上海200032)
[作者简介]　周艺彪(1972-),男,博士。

研究方向:血吸虫病流行病学与分子生物学
mo rpho logic quan titative charac2teristics of O nco m elan ia hup ensis,at least55individuals shou ld be investigated fo r each popu lati on.
[Key words]　O nco m elan ia hup ensis;Q uan titative characteristics;Genetic diversity;Samp le size
遗传多样性是生物物种所固有的特性,是长期适应与进化的产物。

对于任何一个物种而言,其遗传多样性越丰富,对环境变化的适应能力就越强,就越容易扩展其分布范围和开拓新的环境。

如果一个种群的遗传结构缺乏足够的多样性,就难以适应环境的恶劣变化,该物种就可能绝灭,理论推断和大量的实验证明,生物种群中遗传变异的大小与其进化速率成正比[1,2]。

因此,对湖北钉螺遗传多样性的研究不仅可以揭示这个物种的进化历史(起源的时间、地点、方式)和进一步为分析其进化潜能及未来的命运提供重要的信息,而且有助于正确地了解湖北钉螺不同种群间的亲缘演化关系,为钉螺的分类和进化研究提供有益的资料。

研究湖北钉螺遗传多样性最简单和传统的方法是检测和分析钉螺的形态特征,而系统地对湖北钉螺形态数量性状遗传多样性的研究报道较少。

另外在遗传多样性研究中,至少要分析多少个样本,目前还没有一个精确的硬性规定,至今能普遍接受的是应尽量多地抽取样本,但在实际中往往为人力、物力和财力等因素所限。

为此,本文以湖南的肋壳钉螺和云南的光壳钉螺这两种壳形质量性状和生存环境很不相同的种群为研究对象,分析湖北钉螺数量性状的遗传多样性及其与样本量之间的关系,并探讨湖北钉螺数量性状遗传多样性研究中所需的样本量。

材料和方法
1　材料
钉螺分别采自云南省大理和湖南省岳阳现场螺点,前者为山区光壳钉螺,后者为湖区肋壳钉螺,两地随机抽取成年钉螺各120只置于实验室内饲养备用。

2　螺壳测量
从两地钉螺中,再各随机抽取60只钉螺,用012%草酸清洗后,在放大镜下用镀铬游标卡尺和量角器对螺壳进行测量。

每一个钉螺测量11个形态数量性状指标,指标和测量方法如图1。

除壳顶角精确度为011°之外,其余指标的精确度控制在0102mm。

3　数据统计和分析方法
采用原始数据值分析钉螺形态数量性状指标的均值、标准差、变异系数(CV)和方差,在计算形态数量性状的多样性指数时,采用数量性状的分级数据,即将数量性状数据分为10个等级,1级<X--2∆,
10 W BW:体层宽　W idth of body w ho rl;　W TW:后3螺层宽度　W idth of last th ree w ho rl;　AA:壳顶角度　A ngle of apex;　L TW:后3螺层长度　L ength of last th ree w ho rls;　LBW:体螺层长度　L ength of body w ho rl;　L HW:次螺层长度　L ength of hypo2body w ho rl;　W S:壳宽　W idth of shell;　L S M:壳口长　L ength of shell
mou th;　L C:胼胝长度　L ength of callu s;　TLB:外唇缘厚度　T h ickness of lab ra b ri m;　H S:壳高　H eigh t of shell 图1　钉螺形态数量性状测量指标示意图
F ig.1　Sketch map of the i nd ices for m ea sur i ng
m orpholog ica l quan tita tive character istics
of O nco m elan ia hup ensis
级>X-+2∆,中间每级间隔015∆,∆为标准差。

多样性指数采用Shannon’s信息指数[3],计算钉螺形态性状表型的多样性。

多样性指数(H′)和平均多样性指数(H)计算公式如下:
H′=-
∑m
i=1
P ij ln P ij
H=
1
n
∑n
j=1
H′
其中i为第j个形态性状的表型代码(i=1,2, 3,...,m,m为形态性状所分的等级数,不同地方钉螺不同性状m值不同),j为形态性状数(j=1,2, 3,...,n,n=11),P ij为第j个形态性状第i种表码代码的频率,即其在群体中所占的比率。

将录入好的数据库记录(钉螺编号)重新随机排序,进行钉螺数量性状变异与样本量之间的关系分析。

全部数据的统计分析在SPSS1115和M icro soft Excel2002中完成。

结 果
1　湖北钉螺形态数量性状的变异及多样性在光壳和肋壳钉螺种群中,11个螺壳形态数量性状指标均呈正态性分布(P>0105);除壳顶角之外,其余指标均是湖南岳阳肋壳钉螺显著大于云南
大理光壳钉螺(P<0105);在CV中,以外唇缘厚度变异最大,肋壳钉螺达到了20157%,光壳钉螺为14114%,其次是次螺层长度,肋壳钉螺有8个性状指标的CV大于光壳钉螺的,且平均CV也大于光壳钉螺的;肋壳钉螺的多样性指数较高,平均为11541,高于光壳钉螺的11220;组间变异占总变异的比例以后3螺层长度指标最大,达87124%,螺顶角度的最低,仅为1156%,后3螺层长度、体螺层长度和壳宽3个指标组间变异所占的比例均在83%以上,而种群内CV均在7%以下;多样性指数与CV 在数值表现并不尽一致,如螺顶角度多样性指数最高,但CV不是最高(表1)。

表1　湖北肋壳和光壳钉螺形态数量性状的变异及多样性指数
Table1　Var i ance and the Shannon’s i ndex of m orpholog ica l quan tita tive character istics of O nco m elan ia hup ensis
形态数量性状
M o rpho logical quantitative characteristics
肋壳钉螺
R ibbed2shell snail
x-±s
(c m)
变异系数
CV
(%)
多样性
指数
Shannon’s
index
光壳钉螺
Smoo th2shell snail
x-±s
(c m)
变异系数
CV
(%)
多样性
指数
Shannon’s
index
组间变异比例
P ropo rti on of
variati on
betw een group s
in to tal
variati on(%)
壳高018770±010620710611380016520±01044761861113081162
H eigh t of shell
后3螺层长度017100±010411517911234015200±01031561061107987124 L ength of last th ree w ho rls
次螺层长度011440±0101861219811864011150±010132111491160844164 L ength of hypo2body w ho rl
体螺层长度014690±010300614111283013360±01022761770189686134 L ength of body w ho rl
体层宽012920±010212712711376012260±01015971021107276102 W idth of body w ho rl
后3螺层宽度012210±010190816111633011770±01014681251144963104 W idth of last th ree w ho rl
壳宽013560±010211519411388012730±01015351610190883167 W idth of shell
壳口长012800±010186616311375012140±01015371151121979164 L ength of shell mouth
胼胝长度012180±0102291015311722011650±01016391891143364112 L ength of callus
外唇缘厚度010670±0101372015711822010370±010052141140183666167 T h ickness of labra bri m
壳顶角度30150±3137(1)111071187229170±2175(1)9124117911156
A ngle of apex
平均-913511541-71831122066178
M ean
(1)单位为度(°)。

(2)T he unit is degree.
2　形态数量性状的CV与样本量之间的关系
随着钉螺样本量不同,11个数量性状指标CV 的变化明显分为3个阶段:①剧烈变化阶段:当样本<30时,各个指标的CV起伏甚大,很不稳定
;②缓慢变化阶段:当样本量在30～55时,部分指标的CV值随着样本量的不同有一定程度的波动;③平稳阶段:当样本量>55时,各个指标的CV值波动趋于稳定(图2、3)。

3　钉螺种群间的变异与样本量之间的关系从图4中可见,肋壳钉螺与光壳钉螺种群间的变异占总变异的比例,随着样本的增加其变化和CV 一样也明显分为3个阶段,但前2个阶段的波动幅度比CV的大。

当样本量>55时,各个指标组间变异比例的波动也趋于稳定。

4　多样性指数与样本量之间的关系
在肋壳和光壳钉螺种群中,当样本数较少时,多样性指数随着样本量的增加而增加,但当样本增加到30时,多样性指数值趋于稳定(图5)。

图注同图1
T he no te is the sam e as F ig11
图2　湖北肋壳钉螺形态数量性状CV
与样本量之间的关系
F ig12　Rela tion sh ip between coeff ic ien t of var i a tion of
m orpholog ic quan tita tive character istics and sam ples size for r ibbed-shell O nco m elan ia hup ensis
图注同图1
T he no te is the sam e as F ig .1图3　湖北光壳钉螺数量性状CV
与样本量之间的关系
F ig .3　Rela tion sh ip between coeff ic ien t of var i a tion
of m orpholog
ic quan tita tive character istics and sam ple size for s m ooth -shell O nco m elan ia hup ensis
图注同图1
T he no te is the sam e
as F ig .1图4　湖北肋壳与光壳钉螺组间变异
百分比与样本量之间的关系
F ig .4　Rela tion sh ip of proportion of var i a tion between groups i n tota l var i a tion with sam ple size between
r ibbed -shell and s m ooth -shell sna ils
图5　湖北肋壳和光壳钉螺多样性指数
与样本量之间的关系
F ig .5　Rela tion sh ip between the Shannon ’s i ndex and
sam ple size for O nco m elan ia hup ensis
讨 论
湖北钉螺广泛分布于我国大陆,北起江苏宝应
县(北纬35°25′),南抵广西玉林县(北纬22°43′
),东至上海南汇区(东经121°45′
),西达云南云龙县(东经99°4′)[4],至2002年,全国血吸虫病流行区现有钉螺面积351885106hm 2[5]。

不仅不同地方钉螺种
群孳生的生态环境各异,而且壳形形态也有较大的变化。

钉螺孳生环境大致分为水网型、湖沼型和山丘型。

湖沼型和水网型地区钉螺螺壳表面一般有明显
的纵肋,而山区钉螺一般壳表纵纹微弱或不明显。

本研究中的2个钉螺种群,不仅在质量性状上有明显的变异,而且在数量性状也存在明显的不同。

在11个数量性状指标中,除螺顶角未发现有明显差别之外,其他指标均是湖南岳阳钉螺种群明显高于云南大理钉螺种群,这些数量性状的变异不仅存在于种群之间,在种群内也存在一定程度的变异,无论是来自湖南岳阳的肋壳钉螺,还是来自云南大理的光壳钉螺,11个数量性状指标的CV 均在516%以上,平均CV 分别为9135%和7183%,以外唇缘厚度变异最大,肋壳钉螺达到20157%,光壳钉螺为14114%,其次是次螺层长度,分别为12198%和11149%;2个钉螺种群内的平均多样性指数分别为11541和11220,均>1,说明这2个钉螺种群在形态上有较大的变异和较为丰富的多样性。

研究中还发现肋壳钉螺有近四分之三的数量性状指标的CV 大于光壳钉螺,其平均CV 也大于光壳钉螺,且肋壳钉螺11个数量性状指标的多样性指数均高于光壳钉螺的,这在一定程度上说明了湖南岳阳肋壳钉螺种群的壳形变异和多样性大于云南大理的光壳钉螺种群的。

此外研究还显示后3螺层长度、体螺层长度和壳宽这3个指标在2个钉螺种群间的变异较大,其组间变异所占的比例均在83%以上,而在种群内的变异与多样性较少,其CV 均在7%以下,说明这3个数量性状指标比其他指标更具有区分这2类钉螺种群的能力。

在样本量与变异信息可靠性的关系中,无论是肋壳钉螺还是光壳钉螺,当样本量<30时,各个指标的CV 和组间变异占总变异的比例变化甚大,很不稳定,平均多样性指数也很不稳定,且呈上升趋势,处于剧烈变化阶段;当样本量在30～55时,部分
指标的CV 和组间变异占总变异的比例随着样本量的不同有一定程度的波动,但此阶段平均多样性指数已趋于稳定,处于缓慢变化阶段;当样本量>55时,各个指标的CV 和组间变异占总变异的比例都
趋于稳定,处于平稳阶段。

因此在研究钉螺的数量性状变异与多样性时,样本量不应<30,最好应为55左右。

CV和多样性指数都可以用来描述物种性状的变异情况,但研究显示多样性指数与CV在数值表现并不尽一致,如螺顶角度多样性指数最高,但CV 不是最高的,可见这2个指标在反映遗传变异时的内涵不同或所反映的角度不同,CV主要反映的是某一性状变异的程度,即变异度,而多样性指数则是反映某一性状的不同表型等级和数量的分布,即多样性的丰度和均匀度。

[参考文献]
[1]陈灵芝,马克平.生物多样性科学:原理与实践[M].上海:上海
科学技术出版社,2001.32123.
[2]解新明,云锦凤.植物遗传多样性及其检测方法[J].中国草地,
2000,6(1):51259.
[3]W ach ira FN,W augh R,H ackett CA,et al.D etecti on of genetic
diversity in tea(Cam ellia sinensis)using RA PD m arkers[J].
Genom e,1995,38(2):2012210.
[4]赵慰先,高淑芬.实用血吸虫病学[M].北京:人民卫生出版社,
1996.1242134.
[5]陈贤义,吴晓华,王立英,等.2002年全国血吸虫病疫情通报
[J].中国血吸虫病防治杂志,2003,15(4):2412244.
[收稿日期]2004210209　[编辑]杭盘宇
[文章编号]　100526661(2005)022*******・病例报道・急性血吸虫病10例分析
Ana lysis of10ca ses of acute sch istosom i a sis
黄亚武,苏文胜,易庆阳
[中图分类号]　R532.21 [文献标识码]　D
孝感市东山头朱湖农场血吸虫病防治站于2004年7月收治农场中小学生急性血吸虫病(急血)10例,报告如下。

1　监床资料
1.1　一般情况　10例急血患者均来自孝感市东山头朱湖农场中小学,其中男性8例,女性2例,年龄最大者14岁,最小6岁,均为学生。

他们于5月下旬在孝感市沦河(血吸虫病重疫区)游泳,7月开始陆续发病。

1.2　临床症状　患儿均表现为畏寒、发热(最高体温达39℃)。

发热为间歇热与弛张热,个别呈稽留热。

其中伴有咳嗽6例,腹痛、腹泻、腹胀8例。

体检:皮肤巩膜轻度黄染2例,肺部口罗音4例,肝、脾肿大8例。

肝肿大以左叶为主,同时伴有压痛。

1.3　实验室检查　血液检查白细胞、嗜酸性粒细胞明显增高,白细胞最高达1819×109 L,嗜酸性粒细胞最高达15%。

胸部X线检查有絮状阴影2例,B超示肝肿大8例,脾肿大4例。

血吸虫病血清学检查2项以上阳性10例。

粪便集卵、孵化10例均为阳性。

1.4　误诊情况　10例中有2例在外院误诊为上呼吸道感染、肺炎。

1.5　治疗及转归　全部病例均住院,采用吡喹酮治疗, [作者单位]　湖北省孝感市血吸虫病防治所(孝感432000)140m g kg,6日疗法,每日剂量分次服,其中总剂量的1 2在第1天及第2天服完,其余1 2剂量在第3～6天分次服。

同时给予保肝、支持疗法等对症治疗,个别病例用了激素。

一般服药后体温开始逐渐下降,1个疗程后,症状、体征基本恢复正常出院。

2　讨论
孝感市东山头朱湖农场原为血吸虫病重流行区,经40多年的防治,特别是1994～1996年国务院六部委在孝感市设立综合治理血吸虫病试点后,无1例急血发生。

1997年达血吸虫病疫情控制标准。

此后,由于1998年特大洪水,使钉螺扩散以及其他种种原因,致使疫情有所回升。

以致2004年再度发生急性血吸虫病10例。

这一信息提示我们应立即采取紧急措施,组织专人消灭沦河易感地带钉螺;加强健康教育,特别是要劝说中小学生暑期不要到疫区游泳,并组织教师、家长进行有效的监督;对沿沦河两岸居民及耕牛进行1次普查,对查出的病人和病牛及时进行治疗,以控制传染源。

对疫区医疗机构加强急性血吸虫病知识的宣传,做到早发现、早诊断、早治疗。

临床工作者对来自疫区的、不明原因的发热患者,按其他疾病治疗无效时应考虑有无急血的可能。

且作相应的检查。

[收稿日期]2004211215　[编辑]杭盘宇。