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                      昆明植物所在漾濞槭保護基因組研究與保護策略制定方面取得進展

                      2021-11-29 昆明植物研究所
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                        漾濞槭(Acer yangbiense)是2003年發表的云南省特有物種。由于生境退化、種群和數量稀少,在《云南省極小種群物種規劃綱要(2010-2020)和緊急行動計劃(2010-2015)》中,漾濞槭被列為急需采取緊急拯救保護行動極小種群野生植物。中國科學院昆明植物研究所極小種群野生植物綜合保護團隊從2009年起,系統開展了漾濞槭的調查、研究和綜合保護工作。調查結果表明,漾濞槭共2個分布區(大理蒼山和云龍縣鳳凰山)、13個分布點(亞種群)共743株。為弄清漾濞槭極小種群的形成與維持的遺傳因子,更好地指導保護,研究人員對片段化分的漾濞槭105個個體開展了重測序,從遺傳分化、基因流、遺傳多樣性、種群歷史、有害突變和近交等方面對漾濞槭開展了深入研究。

                        基因組水平的遺傳多樣性分析表明,漾濞槭的遺傳多樣性水平較低?;谥行晕稽c的遺傳結構分析顯示,漾濞槭可劃分為7個遺傳組分,除崇仁亞種群與美翕亞種群外,大部分亞種群間存在遺傳混合(圖1)。使用Treemix進一步分析表明,這些亞種群間存在基因流,這與它們之間地理距離較近和漾濞槭的異交特性有關。

                        為推斷歷史氣候事件、人類活動等因素與漾濞槭極小種群的關聯,研究人員使用Stairway plot2、SMC++和fastsimcoal2軟件,分別從物種水平和分布區水平對漾濞槭進行了種群歷史推斷。結果表明,漾濞槭在~1.2–0.7百萬年前經歷過1次遺傳瓶頸,可能與“中更新世氣候轉型”時期的持久性寒冷有關;云龍縣崇仁亞種群與大理亞種群在大約5.2萬年前發生分化,推測與大理冰期的降溫有關。隨后漾濞槭又經歷了至少2次遺傳瓶頸。在最近的一次遺傳瓶頸中,漾濞槭有效種群大小下降到200以下(圖2)。此外,各亞種群的近交指數也具有顯著性差異。研究還發現,漾濞槭約13%的衍生SNP發生了有害突變(圖3)。功能注釋表明,與防御反應、響應真菌等其他微生物的相關基因發生了有害突變。與同科其他物種相比,漾濞槭擁有的抗性相關基因數量最少。

                        綜上所述,頻繁的人類干擾、反復的遺傳瓶頸、較強的有害突變積累、嚴重失衡的雌雄性比,是漾濞槭極小種群形成和維持的主要原因?;谝陨涎芯拷Y果,研究人員提出在開展極小種群野生植物的遺傳拯救時,應考慮增加遺傳多樣性水平,純合有害突變的數量,避免引入更多有害突變;還需考慮遺傳背景的相似性和遺傳距離,避免遠交衰退。該研究對在基因組水平上進行極小種群野生植物的科學保護,尤其是對漾濞槭的保護中具有重要意義。

                        相關研究成果以Demographic history and identification of threats revealed by population genomic analysis provide insights into conservation for an endangered maple為題,發表在Molecular Ecology上。研究工作得到國家重點研發計劃科技基礎資源調查專項、第二次青藏高原綜合科學考察研究項目、云南省聯合基金重點項目和云南省科技創新人才計劃項目的資助。

                        論文鏈接 

                      圖1.基于所有位點(中性+選擇)的漾濞槭各亞種群遺傳結構(a, b)與基因流檢測(c)

                      圖2.基于三種模型在物種水平和種群水平推斷漾濞槭的種群歷史與分化

                      圖3.漾濞槭各亞種群的近交程度(a)、純和有害突變的數目(b)以及純和亞種群的純和有害突變位點的分布模式(c)

                      打印 責任編輯:閻芳

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