浙江农林大学团队揭示细果秤锤树致濒的群体遗传学机制
植物科学最前沿
近日，Plant Diversity 在线发表了题为“Genome assembly, comparative and population genomics of endangered Sinojackia microcarpa with conservation implications”的研究论文。该研究首次完成了细果秤锤树（Sinojackia microcarpa Tao Chen bis & G. Y. Li）的染色体级基因组组装；通过比较基因组学发现其免疫相关基因家族收缩、种子休眠调控基因家族扩张，揭示了该物种独特的基因组演化特征；进一步通过群体基因组学分析，揭示了其遗传多样性有限、基因流受限及种群瓶颈等濒危遗传特征。基于不同种群的遗传多样性与近交水平，研究提出了谱系特异性的保护策略，为极小种群野生植物的科学保护提供了重要的理论依据与可操作方案。
Fig. 1. Genome assembly, comparative genomics, population structure, and demographic history ofSinojackiamicrocarpa.
细果秤锤树隶属于安息香科秤锤树属植物，是中国特有的极小种群，已被世界自然保护联盟（IUCN）列为极危（CR）物种。该物种分布狭窄，有效种群规模锐减，濒危风险突出。细果秤锤树高质量基因组及群体遗传学数据的缺乏，不仅限制了对其进化历史与濒危成因的深入解析，也阻碍了科学保护工作的开展。
近年来，浙江农林大学黄有军教授团队对细果秤锤树基因组开展了深入研究，综合运用Illumina、PacBio HiFi和Hi-C测序技术成功组装了濒危物种细果秤锤树的染色体级别参考基因组，这是该物种基因组学研究的首次突破，为理解其濒危的遗传学内因及制定科学保护策略奠定了坚实基础。组装结果显示，细果秤锤树基因组大小为1048.47 Mb，成功将97.5%的序列挂载至12条染色体上，BUSCO完整性评估达94.0%，充分体现了该基因组组装的高质量与高完整性。
系统发育与比较基因组学分析揭示了一个高度保守的基因组演化历程。研究表明，细果秤锤树约7.44 Ma与近缘物种发生分化，其分化后并未发生谱系特异性的全基因组复制（WGD）事件。然而，其基因组中与免疫相关的基因家族显著收缩，而调控种子休眠的DOG1基因家族则显著扩张。这一独特的“免疫衰退-休眠强化”模式，可能是该物种在环境变迁中适应性受限并走向濒危的潜在基因组特征。
为深入解析该物种的种群遗传现状，研究团队对采自11个自然种群的107个野生个体进行了全基因组重测序，获得了高质量SNP位点。群体结构分析将107个个体划分为四个主要谱系（AH、ZJN、ZJM和ZJS）。群体遗传学分析显示，该物种整体呈现较低的核苷酸多样性、较弱的遗传分化以及受限的基因流，并经历了更新世期间的多次瓶颈事件，且在末次盛冰期（LGM）后恢复有限。值得注意的是，各谱系间的近交水平（FROH）呈现高度异质性。其中，ZJS谱系的近交衰退最为严峻（FROH≈ 0.4），遗传多样性在所有群体中最低，面临极高的近交衰退风险。
本研究构建了细果秤锤树的高质量基因组，解析了其演化历史与可能的濒危遗传机制，并提出了谱系特异性分级保护策略，为濒危木本植物保护提供了从分子基础到保护实践的闭环科学依据。
浙江农林大学硕士研究生方晶、谢斯雅和梁波尼为论文共同第一作者，浙江农林大学黄有军教授和浙江树人学院钟泰林教授为论文共同通讯作者。
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468265926001472
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