西太近岸海洋魚類多樣性分化與生物地理格局形成機制獲得新進展
2021年5月4日，中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋生物資源與生態重點實驗室（LMB）研究員林強團隊在生物多樣性與生物地理學領域知名刊物《多樣性與分布》（Diversity and Distributions）在線發表了題為“Exploring ecological specialization in pipefish using genomic, morphometric, and ecological evidence”的研究論文，從形態特化、生態位和種群遺傳譜系分化等多個角度系統解析了西太近岸海龍種群的生物多樣性及其地理格局形成機制，提出了生態位分化和棲息地適應性共同驅動海洋魚類種群分化的觀點。
相對于陸地生物來講，海洋動物通常具有較強的擴散能力，種群數量大，基因流水平較高，并且由于海洋棲息地通常缺乏有效的地理阻隔，使得連通性更強，進一步促進了海洋動物種群的交流。然而，在棲息地高度連通的海洋環境中卻孕育了極為豐富的生物多樣性，這顯然有悖于地理隔離主導下的異域物種形成過程，進而也衍生出了海洋物種形成的悖論（marine-speciation paradox）。
本研究以西北太平洋近岸海域廣泛分布的薛氏海龍為研究對象，通過結合物種群體遺傳分化、生態位模型預測以及幾何形態學分析，以期揭示其生物多樣性分化與生物地理格局形成特征，探討其種群分化的驅動機制。生態位模型預測結果顯示，黃海、東海和南海海龍群體的棲息地環境在溫、鹽等多個關鍵因素上均存在明顯差異，伴隨著生態位的顯著分化，薛氏海龍不同地理種群在形態和遺傳水平上均發生了顯著分化；歷史物種分布模型揭示其種群在末次冰期受到東山陸橋的阻隔，種群呈現不連續分布特征，這可能導致了其南北譜系的遺傳分化；通過全基因組的選擇消除分析，篩選到了薛氏海龍適應不同棲息地環境的關鍵基因，包括與生長相關的pax7基因，與冷適應相關的csde1基因以及與其眼睛形態變異相對應的調控基因eys和rx3，這些本地適應性的出現也可能驅動了種群分化的發生。本研究結果對于理解海洋魚類的種群分化和生物多樣性形成具有重要的借鑒意義，同時也為海洋生物的擴散和種化研究提供了新的思路。
南海海洋所助理研究員王信和北海道大學博士張志新為本文共同第一作者，林強為本文通訊作者，合作者還包括意大利國家研究委員會水資源研究所博士Stefano Mammola和美國佛羅里達理工大學博士Adeljean Ho。研究工作得到了國家自然科學基金、南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）人才團隊引進重大專項和廣東省特支計劃等項目的聯合資助。
相關論文信息：Xin Wang+, Zhixin Zhang+, Stefano Mammola, Adeljean L.F.C. Ho, Yanhong Zhang, Geng Qin, Qiang Lin* (2021). Exploring ecological specialization in pipefish using genomic, morphometric and ecological evidence. Diversity and Distributions.
文章鏈接：http://doi.org/10.1111/ddi.13286
圖1：薛氏海龍的生態位與譜系分化特征。a. 薛氏海龍不同種群的形態特化；b. 薛氏海龍的當前分布與冰期分布特征；c-d. 薛氏海龍不同地理種群的遺傳譜系分化；e. 全基因組選擇分析篩選到的與薛氏海龍本地適應性相關的候選基因（eys基因, 與眼睛發育相關）
圖2：薛氏海龍不同地理群體的生態位分化
