昆明植物所在杂交渐渗与不完全谱系分选的快速检测与可视化方面取得新进展

　　 　

系统发育树是研究物种间演化关系最主要的手段之一，而自然界物种间普遍存在的不完全谱系分选（Incomplete lineage sorting，ILS）和杂交渐渗（Introgressive hybridization,IH）是造成系统发育拓扑结构冲突的主要原因。因此，明确这两种因素对物种树拓扑结构的影响是物种演化历史解析的重要挑战。目前，检测杂交渐渗的软件一般采用推断系统发育网络的方法。虽然这种策略的准确性通常很强，但对较多物种运行检测时，速度极为缓慢，且缺乏对用户友好的可视化呈现。因此，迫切需要一个用户友好型的工具对不完全谱系分选及杂交渐渗进行快速准确的检测及可视化。

近日，中国科学院昆明植物研究所马永鹏研究员团队在园艺学顶级期刊Horticulture Research在线发表了题为Phytop: A tool for visualizing and recognizing signals of incomplete lineage sorting and hybridization using species trees output from ASTRAL的研究论文。该研究开发了一套针对不完全谱系分选及杂交渐渗的识别检测软件Phytop（https://github.com/zhangrengang/phytop）。该软件基于ASTRAL构建的物种树内部节点拓扑结构的比例，通过量化不完全谱系分选及杂交渐渗的程度，从而快速检测物种间的不完全谱系分选及杂交渐渗信号。不论是使用模拟数据还是真实的系统基因组学数据进行测试，该软件都表现出高的准确性和短的计算时间，提高了效率。该方法操作简单，运行速度快，并实现了直观灵活的可视化，弥补了目前相关软件的不足。

中国科学院昆明植物研究所博士研究生尚鸿运，山东省农科院贾凯华副研究员，江苏省中国科学院植物所李乃伟高级实验师为该论文共同第一作者。中国科学院昆明植物研究所马永鹏研究员，博士研究生张仁纲为该论文的通讯作者。该研究得到了中国科学院昆明植物研究所战略先导科技专项（KIBXD202401）、国家自然科学基金项目（32471734，32360336）、中国科学院“西部之光”项目及云南省科技项目（202404BI090014）的支持。

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图1 不完全谱系分选及杂交渐渗的量化模型：当只有ILS时，期望q2=q3，ILS量化指标ILS-index变化范围是0-100%；只有IH时，期望q2>0而q3=0，IH量化指标IH-index变化范围是0-50%；当ILS及IH均存在时，期望q2和q3显著不相等，ILS-index与IH-index随之变化。

图2 Phytop在模拟数据的表现。Phytop计算的ILS及IH量化指标（ILS-index和IH-index）与模拟数据梯度变化的期望值保持高度一致，反映了指标的可靠性（但随着ILS增高，检出IH-index值的变异程度也增加，直至不可检测）。

图3 Phytop在真实系统基因组学数据的表现：IH量化指标与前人研究中报道的渐渗程度一致，可以准确的反映出杂交物种的IH信号