华南植物园揭示濒危植物报春苣苔交配系统转变的基因组效应

　　

植物交配系统转变是自然界中最常见的进化现象之一。交配系统由异交向自交的转变通常伴随着一系列表型性状和遗传特征的变化，即自交综合征。迄今为止，人们对植物交配系统转变的基因组效应还非常缺乏理解。

报春苣苔（Primulina tabacum）是国家重点保护野生植物，目前仅分布于南岭山地的喀斯特和丹霞地貌特殊生境。前人研究发现，该物种具有“花瓣脱落”自花授粉机制，这与其他报春苣苔属植物普遍的异花授粉机制明显不同。但是，我们也发现报春苣苔种内存在交配系统多样性，其自然种群具有从高度自交到高度异交的连续变异，这为研究交配系统转变的遗传效应提供了理想材料。

中科院华南植物园植物研究中心康明研究团队以报春苣苔和牛耳朵（Primulina eburnea）为研究对象，采用全基因组测序及群体基因组重测序数据，系统地从基因组水平研究了报春苣苔属交配系统转变的遗传效应。研究发现，报春苣苔高自交群体具有典型的基因组自交综合征，具体表现为自交群体遗传多样性丧失、适应性潜力下降、选择效率减弱、连锁不平衡程度升高、遗传负荷增加及有害突变积累等不良后果，该结果支持了自交是进化死胡同的假说。但是，报春苣苔混合交配的群体中并没有发生遗传多样性丧失以及遗传负荷增加，说明混合交配能在一定程度上避免自交带来的不良影响。此外，基于遗传多样性比较与群体历史重建，研究发现报春苣苔高自交群体的遗传多样性丧失主要是由交配系统转变导致的，而不是遗传瓶颈。该研究为理解植物交配系统的转变及进化提供了详实的实验证据。同时，该研究发现，报春苣苔具有3个高度遗传分化的地理谱系，为该物种的迁地保护策略提供了理论基础。

相关研究成果已近期发表在国际进化生物学重要期刊Molecular Ecology（《分子生态学》）上。华南植物园博士研究生易慧琴为论文第一作者，康明研究员为论文通讯作者。该研究获得国家自然科学基金和中科院战略先导科技专项（B类）等的资助。

 图1. 报春苣苔与牛耳朵表型差异

图2. 报春苣苔和牛耳朵纯化选择作用强度、遗传负荷以及适应性进化速率比较