环境梯度驱动磷吸收与形态特征演化：伊朗蓍草（Achillea wilhelmsii）的适应性分化机制

《Scientific Reports》：Phosphorus acquisition capacity and size trait evolution in Achillea wilhelmsii reflect adaptation to environmental gradients

本研究揭示了伊朗蓍草（Achillea wilhelmsii）沿温度-降水-海拔环境梯度的适应性分化机制。通过8个地理种群在统一环境下的栽培实验，发现62.85%的性状变异源于遗传分化：高海拔冷湿环境种群演化出更强的磷吸收能力（P含量提升）和更大体型（高度/生物量增加），而低海拔干热环境种群则呈现相反特征。该研究为植物气候适应提供了磷代谢-形态特征协同进化的新证据，对理解物种分布格局形成及作物抗逆育种具有启示意义。

　　在气候变化加剧的背景下，植物如何通过性状演化适应异质环境已成为进化生态学的核心命题。伊朗蓍草（Achillea wilhelmsii）作为横跨伊朗9.8-2321米海拔梯度的模式物种，其磷（P）吸收与形态特征的适应性分化机制尚未阐明。马赞德兰农业与自然资源研究教育中心的Mostafa Farajpour团队通过多环境种群比较研究，揭示了环境选择压力驱动性状分化的分子-生理协同机制。

研究采用共性园实验设计，对8个海拔种群（表1）进行标准化栽培，测定株高、生物量等形态指标及叶片磷含量。通过主成分分析（PCA）整合温度-降水-海拔数据，发现PCA1（解释80%环境变异）代表从低海拔干热到高海拔冷湿的连续梯度。线性回归显示，PCA1与磷含量（r=0.86）、湿重（r=0.85）等显著正相关，证实62.85%性状变异源于遗传适应。高海拔种群通过增强磷转运蛋白活性（推测）提升低温下的膜稳定性与光合效率，驱动体型增大；而低海拔种群则演化出资源保守策略。

结果部分显示：1）环境PCA1梯度解释80%气候变异，与种群磷含量（图3）、株高（图2a）等显著相关；2）性状PCA1（64.3%变异）主要负载磷与生物量指标（表2）；3）环境-性状PCA耦合分析（R²=0.86）证实选择压力驱动遗传分化。讨论指出：磷代谢通过调节ATP合成（Baroowa等,2022）和抗氧化途径（Xu等,2024）介导冷适应，而体型变异反映资源分配权衡（Halbritter等,2018）。该研究为"基因流限制下的梯度适应"理论（Bachmann等,2020）提供了实证，并为高磷效作物育种提供新思路。