物種如何利用遺傳變異來適應(yīng)局部環(huán)境是進(jìn)化生物學(xué)中的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。隨著長讀長測序技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家們現(xiàn)在能夠更深入地探索結(jié)構(gòu)變異等復(fù)雜遺傳元件對(duì)物種適應(yīng)性的貢獻(xiàn)。近期，中國科學(xué)院華南植物園研究員王寶生及其團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國內(nèi)外多家科研機(jī)構(gòu)，在解析東亞特有近緣種栓皮櫟與麻櫟的適應(yīng)性進(jìn)化機(jī)制方面取得了重要進(jìn)展。

 

殼斗科櫟屬植物作為北半球森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，因其廣泛的環(huán)境適應(yīng)性和顯著的種間雜交特性而成為研究適應(yīng)性進(jìn)化的理想對(duì)象。特別是在新近紀(jì)晚期分化后，栓皮櫟和麻櫟形成了從溫帶至亞熱帶的環(huán)境適應(yīng)梯度，并在長期共存中頻繁發(fā)生基因交流。為了更好地理解這些過程，研究人員構(gòu)建了一個(gè)包含22個(gè)栓皮櫟個(gè)體的泛基因組圖譜，系統(tǒng)鑒定了超過50萬個(gè)高質(zhì)量結(jié)構(gòu)變異，并分析了它們與氣候適應(yīng)性的關(guān)系。

 

研究發(fā)現(xiàn)，一個(gè)位于染色體9上的250 kb區(qū)域（稱為Chr9-ERF區(qū)域），含有8個(gè)串聯(lián)重復(fù)的AP2/ERF逆境響應(yīng)基因，對(duì)于兩物種的平行適應(yīng)進(jìn)化至關(guān)重要。溯祖分析表明，該區(qū)域源自麻櫟的基因滲入，并且在促進(jìn)局地適應(yīng)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。這項(xiàng)研究不僅為解析雜交背景下物種快速適應(yīng)機(jī)制提供了理論框架，同時(shí)也填補(bǔ)了林木泛基因組資源的空白，對(duì)全球氣候變化下的森林管理具有重要意義。

 

這一研究成果以“Pan-genome analysis reveals local adaptation to climate driven by introgression in oak species”為題發(fā)表于《分子生物學(xué)與進(jìn)化》期刊上，得到了國家自然科學(xué)基金委員會(huì)、廣東省科學(xué)技術(shù)廳等的支持。此研究標(biāo)志著我們向理解樹木如何適應(yīng)不斷變化的環(huán)境邁出了重要的一步。