研究揭示峨眉錐栗的雜交起源和生殖隔離位點非均勻分布

研究同倍體雜交物種形成的難點在于，檢驗雜交直接影響生殖隔離的形成。7月6日，中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園副研究員孫永帥研究團(tuán)隊在Nature Communications發(fā)表了題為Genomic basis of homoploid hybrid speciation within chestnut trees的研究論文。該研究以中國特有的峨眉錐栗研究系統(tǒng)為材料，應(yīng)用進(jìn)化生態(tài)研究方法，發(fā)現(xiàn)了一個樹木雜交物種以及生殖隔離位點的分布式樣，揭示了自然選擇與重組的互作是塑造生物基因組進(jìn)化的重要機(jī)制。物種形成模型可分為二歧分支式物種形成和雜交物種形成。在二歧分支模型中，每個物種只對應(yīng)一個祖先群體，而雜交物種則源自于兩個或多個類群。進(jìn)一步地，雜交成種分為多倍體雜交成種和同倍體雜交物種形成。多倍體物種形成較常見于植物界，而同倍體雜交物種形成類群頗為少見，迄今有5個認(rèn)可度較高的同倍體雜交物種形成類群均分布在美洲。現(xiàn)存物種及類群間的生殖隔離強(qiáng)度往往高于其祖先群體間的隔離強(qiáng)度。研究團(tuán)隊將這一原理引入到進(jìn)化生態(tài)學(xué)與交叉研究中，即在與生殖隔離關(guān)聯(lián)的基因組區(qū)域上，現(xiàn)存類群間的基因流應(yīng)低于其祖先群體間的基因流。在生殖隔離位點上，親本物種的等位基因往往因環(huán)境、限制而不能共存。基于這些原理，該團(tuán)隊?wèi)?yīng)用群體方法鑒定了中華板栗（也稱板栗）和錐栗的生殖隔離位點，進(jìn)而用之檢驗峨眉錐栗是否起源于板栗和錐栗間雜交。與此前研究報道的5個同倍體雜交成種的實驗設(shè)計不同，在峨眉錐栗雜交系統(tǒng)中，板栗和茅栗的姐妹種對關(guān)系為鑒定板栗和錐栗的生殖隔離位點提供了天然對照和便利。該研究首先用多個方法分析峨眉錐栗與板栗、錐栗的遺傳差異，為峨眉錐栗的分類地位提供了證據(jù)。然后，采用hhs方法、溯祖模型比較分析等對峨眉錐栗的雜交起源過程進(jìn)行解析，并估算親本物種對峨眉錐栗基因組的相對貢獻(xiàn)。該研究鑒定了與生殖隔離關(guān)聯(lián)的候選基因組位點。在峨眉錐栗基因組中，僅6個生殖隔離位點來自于板栗。基因功能注釋分析發(fā)現(xiàn)兩個花期關(guān)聯(lián)基因位于本研究鑒定的生殖隔離關(guān)聯(lián)位點上。這些結(jié)果表明，親本物種間生殖隔離位點的重新組合可為新物種形成的重要機(jī)制。研究人員深入分析發(fā)現(xiàn)，候選生殖隔離位點偏集中分布于基因組的低重組區(qū)域。研究結(jié)果認(rèn)為，自然選擇和重組間互作塑造了峨眉錐栗基因組的進(jìn)化過程。(100yiyao.com）