科研進(jìn)展
西北高原所在駱駝蓬物種形成及適應(yīng)性進(jìn)化研究中取得新進(jìn)展
雜交物種形成（Hybrid speciation）在植物進(jìn)化過(guò)程中扮演著重要角色，為植物適應(yīng)環(huán)境變化提供了關(guān)鍵的遺傳變異來(lái)源。然而，現(xiàn)有研究多聚焦于已明確分類物種之間的遺傳分化，而對(duì)介于物種與間斷雜交實(shí)體（Intermittent and hybrid entities，IHEs）之間及其通過(guò)自然雜交驅(qū)動(dòng)物種形成和適應(yīng)性進(jìn)化的機(jī)制關(guān)注較少。駱駝蓬屬（Peganum?L.）隸屬于白刺科（Nitrariaceae）駱駝蓬亞科（Subfam. Peganoideae Engl.），該屬共有4種，均為多年生草本植物。本課題組通過(guò)對(duì)中亞干旱區(qū)駱駝蓬屬植物的長(zhǎng)期野外考察，發(fā)現(xiàn)駱駝蓬（Peganum harmala?L.）、多裂駱駝蓬（P. multisectum （Maxim.） Bobrov）和駱駝?shì)铮?em>P. nigellastrum Bunge）三種植物的分布區(qū)呈現(xiàn)重疊且連續(xù)的特征，并在重疊區(qū)域內(nèi)存在大量中間形態(tài)群體。這一獨(dú)特的分布格局為研究雜交物種形成模式提供了理想的研究材料。
中國(guó)科學(xué)院西北高原生物研究所青藏高原植物適應(yīng)與進(jìn)化研究團(tuán)隊(duì)綜合利用Illumina二代測(cè)序、Oxford Nanopore三代測(cè)序及Hi-C互作圖譜技術(shù)，成功構(gòu)建了多裂駱駝蓬的高質(zhì)量染色體水平參考基因組（2n=2x=24，基因組大小為314.37 Mb）。基于中亞干旱區(qū)及其周邊地區(qū)的廣泛采樣，本研究對(duì)駱駝蓬屬及其中間形態(tài)類群的28個(gè)群體共284個(gè)個(gè)體進(jìn)行了全基因組重測(cè)序。研究結(jié)果表明，駱駝蓬屬起源于河西走廊地區(qū)，通過(guò)擴(kuò)散作用和地理隔離形成了多裂駱駝蓬、駱駝?shì)锖婉橊勁畹漠愑蛭锓N形成。隨后，這些物種再次擴(kuò)散至河西走廊地區(qū)，通過(guò)頻繁的基因交流演化出多種間斷雜交實(shí)體。本研究首次在中亞干旱區(qū)揭示了駱駝蓬屬的物種形成符合“混合-隔離-混合循環(huán)”（MIM cycles,Mixing-Isolation-Mixing cycles）的演化框架，解析了雜交物種形成的中間過(guò)渡階段。此外，研究發(fā)現(xiàn)，間斷雜交實(shí)體通過(guò)基因交流繼承了親本的優(yōu)良性狀（如DNA損傷修復(fù)能力和抗旱適應(yīng)性），從而在自然選擇中表現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)對(duì)不同物種的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析，進(jìn)一步驗(yàn)證了間斷雜交實(shí)體中與適應(yīng)性進(jìn)化相關(guān)的基因存在顯著差異表達(dá)。本研究通過(guò)對(duì)中亞干旱區(qū)駱駝蓬屬的系統(tǒng)性群體遺傳學(xué)研究，揭示了其獨(dú)特的物種形成模式，為雜交物種形成中間階段的研究提供了重要的模式類群，并為物種與雜交種間的適應(yīng)性進(jìn)化機(jī)制提供了新的理論依據(jù)。
研究結(jié)果以“Integration of de novo chromosome-level genome and population resequencing of Peganum?(Nitrariaceae):A case study of speciation and evolutionary trajectories in Arid Central Asia”為題，于2025年2月10日在Molecular Ecology Resources（中國(guó)科學(xué)院一區(qū)Top，IF5=7.8）發(fā)表。西北高原所博士研究生徐浩為第一作者，西北高原所陳世龍研究員和張發(fā)起研究員為共同通訊作者。該工作得到了第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究（STEP）、青海省重大科技專項(xiàng)、中國(guó)科學(xué)院-青海省三江源國(guó)家公園聯(lián)合研究專項(xiàng)、中國(guó)科學(xué)院“西部之光”人才培養(yǎng)計(jì)劃和青海省“昆侖英才”行動(dòng)計(jì)劃等項(xiàng)目資助。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/1755-0998.14078
駱駝蓬屬的物種形成模式
分化基因組島、選擇性清除以及DNA損傷修復(fù)和蠟質(zhì)合成通路的轉(zhuǎn)錄組表達(dá)
