小垫柳为高山植物多样性起源提供证据

近日，中国科学院昆明植物研究所青藏高原-喜马拉雅植物多样性形成与进化团队、孙航研究团队、陈嘉辉研究团队、杨勇平研究团队植物基因组进化与基因功能发现团队，以天岛状柳属席状植物维生素为研究对象，对横断山区典型高山冰缘植物松柳进行了完整的基因组分析，为横断山区高山植物多样性的起源提供了证据。相关的研究结果最近发表在《自然通讯》在线版上。

横断山(中国西南山区)是全球生物多样性的热点之一，具有丰富的生物多样性，尤其是高山植物多样性极其显著。横断山生物多样性的遗传假说之一是横断山的快速隆升导致了复杂的地形、多样的生境和严重的气候波动。这些因素导致物种种群的隔离和分化，从而促进物种的形成。

为了验证这一假设，昆明植物研究所的研究人员与云南师范大学、北京大学、法国国家农业研究所、英国圣安德鲁斯大学和北京袁遗基因技术有限公司合作，通过第二代、第三代和染色体构象捕获技术获得了一个高质量的松柳雌性染色体水平的参考基因组。基因组装配约为340Mb，重叠群N50为9.5Mb，支架N50为17.9Mb。以此为参考基因组，研究人员对松口柳分布区14个种群的77个个体的全基因组进行了重新测序，获得了约160万个高质量的单核苷酸突变位点。在此基础上，研究者对松柳进行了群体遗传学和进化分析，如遗传多样性、遗传结构、进化模型等。

结果表明，松柳种群分化显著。尽管它具有远距离传播的能力，但种群间的基因流动很弱。自中新世晚期以来，松柳种群的波动与严重的气候波动密切相关。天岛效应、多样和异质的生境以及气候波动可能是驱动松柳种群分化的重要因素。松柳扩大的基因家族和快速进化的基因家族在DNA修复和花色素苷合成途径上显著丰富，这可能与高海拔地区强紫外线辐射引起的DNA损伤修复有关。

同时，与其他柳属物种相比，松柳属物种的15号染色体存在大量大片段重组事件，表明柳属物种性别决定区的进化是动态的、物种特异性的，其性别染色体的进化尚未完成。小垫面柳高与低海拔种群的自然选择效应面积和强度存在显著差异，表明分布在海拔差异大、生境多样、异质性强的横断山区的物种在自然选择效应下可能会发生种间种群分化。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-019-13128-y