Nature Commun | 中科院植物所郭亚龙团队在模式植物拟南芥应对气候变化的潜力方面取得新进展

气候变化深刻地影响物种的地理分布格局，导致生物多样性下降，并威胁到众多物种的生存。了解物种如何应对气候变化，不仅有助于保护生物多样性，对作物育种也具有重要意义。物种分布模型（SDM）常用于预测物种随时间的分布变化，但它忽略了进化过程。遗传偏移量（genetic offset）考虑了局部适应，但忽略了有害突变。有害突变被称为遗传负荷（genetic load），遗传负荷越高，群体应对气候变化的能力越弱。然而，已有的关于物种气候变化响应的研究却忽略了遗传负荷的影响。因此，遗传负荷的研究及将其与其他因素结合起来能够更准确地预测物种对气候变化的响应，对生物保护和作物育种至关重要。

近日，中国科学院植物研究所郭亚龙研究组与中国科学院华南植物园王宝生研究员,中国农业科学研究院深圳基因组研究所王丽研究员和瑞典于默奥大学毛建丰教授合作在Nature Communications在线发表了题为Incorporating genetic load contributes to predicting Arabidopsis thaliana’s response to climate change的研究论文。

该研究利用1,115个全球广布的拟南芥自然品系，发现有效群体大小（Ne）是影响遗传负荷变化的关键因素。更有意思的是，Ne会通过改变纯化选择和GC偏好性基因转换的强度来影响遗传负荷。结合遗传负荷、遗传偏移量和物种分布模型的分析，该研究预测分布边缘的拟南芥群体普遍面临更高的生存风险。具体来说，东部群体在各方面的表现都较差，南部群体遗传偏移量大、适宜性低，而北部群体则具有更高的遗传负荷。在众多自然群体中，长江流域的群体在未来气候变化下最为脆弱。

综上，该研究综合群体遗传学和景观基因组学等多学科的交叉研究手段，系统地解析了模式植物拟南芥自然群体中遗传负荷变异的模式和其影响因素；进一步地，将遗传负荷、遗传偏移量及物种分布模型一起进行整合分析，预测了不同拟南芥群体对未来气候变化的响应能力，为濒危物种保护和作物育种提供了新的研究思路。

图1. 拟南芥群体对未来气候变化的响应。A. 拟南芥气候变化响应能力（红色代表响应能力低）；B. 综合三种因素预测拟南芥不同群体应对气候变化的能力。

郭亚龙研究组已毕业博士生江娟为第一作者，郭亚龙研究员为通讯作者。该研究得到基金委及科技部的资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1038/s41467-025-58021-z