華南植物園揭示連鎖選擇影響基因組變異的作用機(jī)制
自然界的物種內(nèi)和物種間存在豐富的遺傳變異。這些變異產(chǎn)生和維持的機(jī)制一直是遺傳學(xué)、進(jìn)化生物學(xué)等領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。上個(gè)世紀(jì)60年代，著名群體遺傳學(xué)家木村資生（Motoo Kimura）提出了中性理論，認(rèn)為在分子水平上遺傳變異大都是中性的，這些中性變異的積累會(huì)逐漸導(dǎo)致種間遺傳分化；這一過程與自然選擇無(wú)關(guān)。但是，隨著基因組學(xué)的快速發(fā)展，許多物種的基因組上都檢測(cè)到了自然選擇的信號(hào)，說明自然選擇對(duì)遺傳變異的積累起了重要作用。選擇性清除（selective sweep）和背景選擇（background selection）是兩種重要的自然選擇模式。選擇性清除固定有利變異位點(diǎn)，而背景選擇清除有害突變位點(diǎn)。他們都會(huì)影響遺傳變異的分布模式，但是對(duì)基因組變異的相對(duì)重要性尚不清楚。
研究以我國(guó)分布的三個(gè)櫟屬物種：麻櫟（Quercus acutissima）、栓皮櫟（Quercus variabilis）和小葉櫟（Quercus chenii）為研究對(duì)象，對(duì)100多個(gè)個(gè)體進(jìn)行全基因組測(cè)序，獲得了1600多萬(wàn)個(gè)SNP位點(diǎn)。群體歷史分析發(fā)現(xiàn)，這三個(gè)物種間的分化時(shí)間始于中新世（Miocene）晚期，其后各物種在更新世（Pleistocene)冰期經(jīng)歷了一系列的瓶頸效應(yīng)。通過對(duì)多個(gè)群體遺傳學(xué)參數(shù)的聯(lián)合分析，結(jié)合計(jì)算機(jī)模擬，我們證實(shí)了選擇性清除和背景選擇是導(dǎo)致基因組變異的重要力量，它們?cè)诓煌蚪M區(qū)域所起的相對(duì)作用是不同的。選擇性清除降低有利變異位點(diǎn)周圍的遺傳多樣性水平，促進(jìn)種間基因組高分化區(qū)域的產(chǎn)生；背景選擇對(duì)基因組變異的影響更為廣泛，決定了基因組的背景變異模式。
該研究揭示了不同選擇模式在遺傳變異產(chǎn)生和維持過程中的相對(duì)作用。相關(guān)研究成果以已近期發(fā)表在國(guó)際植物學(xué)主流期刊New Phytologist（《新植物學(xué)家》）上，華南植物園博士生梁藝燁為論文第一作者，王寶生研究員為通訊作者，瑞典農(nóng)業(yè)大學(xué)（SLU）P？r Ingvarsson教授和法國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院（INRA）Christophe Plomion教授參與了相關(guān)工作。該研究得到廣東省杰出青年基金和國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。論文詳見：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.17793
圖. 三個(gè)櫟樹物種基因組分化模式
