基于下一代测序的群体遗传学揭示中国桃金娘的进化历史

为探究桃金娘种群遗传结构等问题，研究人员开展相关研究，发现其种群分化等情况，为遗传保护提供依据。

　　# 解码桃金娘的遗传奥秘：探索中国桃金娘进化之旅
在大自然的植物宝库中，桃金娘（Rhodomyrtus tomentosa ）是一种集观赏、药用和生态价值于一身的神奇植物。它那精致变色的花朵与鲜艳的红果，使其成为盆栽和盆景的宠儿；在医学领域，它还具有抗菌、抗肿瘤、抗炎和抗氧化等功效；在生态系统里，它默默改善微生境，为檀香幼苗营造良好环境。

尽管桃金娘如此珍贵，我们对其野生种群的了解却十分有限。以往的研究受分子标记技术的局限，未能深入探究其种群历史和分布模式。桃金娘的分布之谜，背后隐藏着怎样的进化故事？为了解开这些谜团，来自仲恺农业工程学院等机构的研究人员踏上了探索之旅，相关研究成果发表在《BMC Plant Biology》上。

研究人员为了深入了解桃金娘，开展了一系列研究。在技术方法上，他们采用了多种关键技术。首先是限制位点相关 DNA 测序（RAD-seq）技术，对 28 个野生种群的 284 个样本进行基因组分析，该技术可简化基因组测序流程，获取大量遗传信息；同时选取部分样本进行浅层全基因组测序（WGS），用于叶绿体基因组组装和群体历史分析。此外，还利用了主成分分析（PCA）、ADMIXTURE 等方法来研究种群遗传结构，以及生态位建模等技术探究其潜在栖息地分布。

在研究结果方面：

• 种群遗传多样性和结构：通过分析不同地区种群的遗传多样性，发现海南岛上的种群遗传多样性较高，而广东东部、福建等地的种群遗传多样性较低。利用 PCA 和 ADMIXTURE 分析，将 28 个种群分为三组：GROUP1 位于中国大陆东部，包括广东、福建、湖南等地的种群；GROUP2 在中国大陆西部，涵盖广西、云南等地的种群；GROUP3 则是海南岛的种群。这些种群在分布边界呈现混合遗传成分，且在不同的 K 值下出现了亚结构分化。
• 环境和地理对遗传变异的影响：研究发现，遗传距离与地理距离、环境距离显著相关。冗余分析（RDA）表明，年平均温度（BIO1）、最干旱月份降水量（BIO14）、年平均 UV-B（Uvb1）、最低月份平均 UV-B（Uvb4）和土壤 pH（Soil1）等环境因素对遗传距离变异的解释力较强，其中 Uvb1 对海南岛种群（GROUP3）与其他种群的分化影响显著。
• 种群历史：基于 BEAST 分子钟分析，发现海南岛种群（GROUP3）与大陆种群（GROUP1 和 GROUP2）在约 0.93 百万年前（MYA）发生分化，而 GROUP1 和 GROUP2 则在约 0.09 MYA 开始分化。PSMC’分析显示，三个组的种群在更新世都经历了瓶颈期，之后又有所扩张。DIYABC 分析表明，GROUP3 最先分化，随后 GROUP1 和 GROUP2 发生分化。TreeMix 和 Dsuite 分析揭示了种群间存在基因流，且主要是从海南岛和沿海地区向内陆流动。
• 生态位建模：通过生态位建模预测，桃金娘在当前气候条件下，潜在分布区域覆盖中国南方多个省份。在历史气候寒冷时期，其适宜栖息地向南退缩至海南岛和雷州半岛附近。

在讨论部分，研究人员指出，桃金娘种群的遗传多样性在不同地区差异显著，与其他常见灌木相比，其遗传多样性较低，但高于一些濒危物种。这表明海南岛和广西沿海地区是桃金娘的遗传多样性中心，而浙江、福建东部沿海地区的种群遗传多样性较低，需要重点保护。环境因素对桃金娘种群分化影响显著，地理距离和环境差异共同作用于种群的遗传结构。此外，通过对桃金娘进化历史的研究，推测其可能起源于东南亚，经广西扩散至海南岛并进一步向内陆扩展。

总的来说，这项研究首次利用大规模基因组 SNP 数据集评估了中国桃金娘自然种群的遗传多样性，明确了其种群遗传结构和分布特征。研究结果为桃金娘的遗传保护和利用提供了重要的理论依据，有助于制定科学合理的保护策略，保护这一珍贵的植物资源。同时，也为研究其他物种的进化历史和地理分布提供了参考范例，在植物进化研究领域具有重要意义。未来，研究人员可以进一步扩大研究范围，更多地利用 WGS 数据，深入挖掘桃金娘的遗传信息，为其保护和利用开拓更广阔的前景。