兰州大学刘建全团队揭示山地生态系统中瑞香狼毒地理隔离和自然选择共同驱动的物种分化过程

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物种形成是生物多样性产生的前提和基础。在生物进化过程中，物种如何形成是其核心要点之一，历来是进化生物学家研究的热点。物种形成过程中，进化生物学的一个核心问题是地理隔离和自然选择在物种形成中的相对作用。达尔文强调并认为自然选择是物种起源的主要驱动力；而近代物种形成模型则强调地理隔离是物种形成的主要条件之一，特别是‘异域分化’产生了大量的物种，这一模型也用来解释山地生态系统中物种多样性较高和特有物种丰富的主要机制。已有研究表明，分化谱系之间存在高度的异质性基因组分化：高度分化的“基因组分化岛屿” 分布在整个基因组中，这些区域是自然选择的集中区域，从而减少了基因流；祖先多态性（如平衡选择保留的祖先等位变异）的自然选择分选和连锁分化是很多类群中‘分化岛屿’形成的关键原因。同时，基因组岛外也存在高度分化的基因，这些基因多为谱系特异性正选择基因，也受到高度的自然选择压力，从而导致谱系间较高的遗传分化，但分化时间短、没有连锁分化，从而没有形成‘分化岛屿’。以往的基因组物种研究大多集中在没有显著地理隔离、分布相邻或重叠的近缘谱系中，自然选择是其物种分化的主要驱动力，是否山地分化谱系中也存在类似的自然选择信号，仍然没有得到很好的证实，因为“异域分化”被认为是该生态系统中主要的物种形成方式。

瑞香狼毒（Stellera chamaejasme）为瑞香科狼毒属物种，主要分布于青藏高原 (横断山脉、喜马拉雅山脉和高原台面) 和中国北方，是典型的山地分布广布物种。该物种雌雄同株，自交不亲和，依赖动物传粉，常见于退化草地和高寒草甸，常被称为“草原退化的标志”。该物种显著的地理分布差异为了解基因流、地理分布和自然选择在驱动谱系分化和物种形成中的关键作用，提供了极好的研究系统。

近日，兰州大学生态学院刘建全教授团队在生态学领域知名期刊Molecular Ecology在线发表了题为Genomic divergence of Stellera chamaejasme through local selection across theQinghai-Tibet Plateau and northern China的研究论文，揭示了山地生态系统中瑞香狼毒地理隔离和自然选择共同驱动的物种分化过程。

研究人员对瑞香狼毒主要分布区域的24个居群进行了群体基因组分析，发现了瑞香狼毒四个与地理分布相对应的遗传分化谱系；四个谱系分化过程中基因流是持续存在的，在谱系邻域或同域分布区域基因流显著增强，出现明显的母系遗传叶绿体基因组渗入；祖先多态性的选择性分化和连锁分化导致了‘基因组分化岛屿’的广泛存在，高度分化的适应性进化基因在‘岛屿’内外都广泛分布；岛屿基因且与本地环境适应性高度相关。这些结果表明，瑞香狼毒的谱系分化是由地理隔离和本地环境的自然选择共同驱动和维持的。

刘建全教授为通讯作者，其实验室博士研究生胡红印为第一作者。该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项、青藏高原二次科考和国家自然科学基金等项目的资助。

文章链接：

https://doi.org/10.1111/mec.16622