基于保护基因组学揭示荷叶铁线蕨的濒危机制

作     者：孙维悦 舒江平 顾钰峰 莫日根高娃 杜夏瑾 刘保东 严岳鸿 Weiyue Sun;Jiangping Shu;Yufeng Gu;Morigengaowa;Xiajin Du;Baodong Liu;Yuehong Yan

作者机构：哈尔滨师范大学植物生物学黑龙江省高校重点实验室哈尔滨150025 深圳市兰科植物保护研究中心广东深圳518114 中国科学院华南植物园广州510650 中国科学院上海辰山植物科学研究中心上海201602 

出 版 物：《生物多样性》 (Biodiversity Science)

年 卷 期：2022年第30卷第7期

页      面：201-211页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 071007[理学-遗传学] 

基　　金：生态环境部生物多样性调查与评估项目(2019HJ2096001006)。 

主　　题：遗传结构 物种分布模型 主导气候因子 遗传多样性 简化基因组测序 

摘      要：理解物种的濒危机制对生物多样性的科学保护至关重要。荷叶铁线蕨(Adiantum nelumboides)作为国家一级重点保护野生植物,其遗传多样性状况和濒危机制一直存在较大争议。本文利用简化基因组测序技术(genotyping by sequencing, GBS)对来自6个居群的28个荷叶铁线蕨样本测序,共获得29.6Gb的数据,并筛选得到9,423个高质量单核苷酸变异位点(SNP),通过遗传多样性和居群遗传结构分析,并结合不同气候情景下物种潜在分布区差异,探讨了荷叶铁线蕨的濒危原因和科学保护策略。结果表明:(1)荷叶铁线蕨具有较低的遗传多样性(H_(o)=0.138、H_(e)=0.232、P_(i)=0.373),同时种群间具有较低的遗传分化(F_(st)=0.0202)和基因流(N_(m)=1.9613);(2)所有样本均来自2个遗传分组,基因组大小为5.01-5.83Gb,且均为四倍体,GC含量约为39%-41%;(3)生态位模拟表明,与现代气候相比,在未来气候变化下荷叶铁线蕨的潜在分布区面积略有增加,但高适生区面积减小。其主要适生区向北迁移,影响其分布的主导因子为昼夜温差月均值和最冷季降水量。正是由于荷叶铁线蕨遗传多样性低,不同种群间遗传分化较低,再加上气候条件的变化,其适生区狭窄,导致其遗传多样性和种群数量急剧下降。因此,自身更新能力低以及过度的人为活动干扰可能是导致其濒危的主要原因。建议加强对荷叶铁线蕨的就地保护;通过生境恢复及自然回归等措施,增加居群间的基因交流,防止遗传资源丢失加剧。