科研進展
西北高原所在駱駝蓬物種形成及適應(yīng)性進化研究中取得新進展
雜交物種形成（Hybrid speciation）在植物進化過程中扮演著重要角色，為植物適應(yīng)環(huán)境變化提供了關(guān)鍵的遺傳變異來源。然而，現(xiàn)有研究多聚焦于已明確分類物種之間的遺傳分化，而對介于物種與間斷雜交實體（Intermittent and hybrid entities，IHEs）之間及其通過自然雜交驅(qū)動物種形成和適應(yīng)性進化的機制關(guān)注較少。駱駝蓬屬（Peganum?L.）隸屬于白刺科（Nitrariaceae）駱駝蓬亞科（Subfam. Peganoideae Engl.），該屬共有4種，均為多年生草本植物。本課題組通過對中亞干旱區(qū)駱駝蓬屬植物的長期野外考察，發(fā)現(xiàn)駱駝蓬（Peganum harmala?L.）、多裂駱駝蓬（P. multisectum （Maxim.） Bobrov）和駱駝蒿（P. nigellastrum Bunge）三種植物的分布區(qū)呈現(xiàn)重疊且連續(xù)的特征，并在重疊區(qū)域內(nèi)存在大量中間形態(tài)群體。這一獨特的分布格局為研究雜交物種形成模式提供了理想的研究材料。
中國科學(xué)院西北高原生物研究所青藏高原植物適應(yīng)與進化研究團隊綜合利用Illumina二代測序、Oxford Nanopore三代測序及Hi-C互作圖譜技術(shù)，成功構(gòu)建了多裂駱駝蓬的高質(zhì)量染色體水平參考基因組（2n=2x=24，基因組大小為314.37 Mb）?；谥衼喐珊祬^(qū)及其周邊地區(qū)的廣泛采樣，本研究對駱駝蓬屬及其中間形態(tài)類群的28個群體共284個個體進行了全基因組重測序。研究結(jié)果表明，駱駝蓬屬起源于河西走廊地區(qū)，通過擴散作用和地理隔離形成了多裂駱駝蓬、駱駝蒿和駱駝蓬的異域物種形成。隨后，這些物種再次擴散至河西走廊地區(qū)，通過頻繁的基因交流演化出多種間斷雜交實體。本研究首次在中亞干旱區(qū)揭示了駱駝蓬屬的物種形成符合“混合-隔離-混合循環(huán)”（MIM cycles,Mixing-Isolation-Mixing cycles）的演化框架，解析了雜交物種形成的中間過渡階段。此外，研究發(fā)現(xiàn)，間斷雜交實體通過基因交流繼承了親本的優(yōu)良性狀（如DNA損傷修復(fù)能力和抗旱適應(yīng)性），從而在自然選擇中表現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢。通過對不同物種的轉(zhuǎn)錄組測序分析，進一步驗證了間斷雜交實體中與適應(yīng)性進化相關(guān)的基因存在顯著差異表達。本研究通過對中亞干旱區(qū)駱駝蓬屬的系統(tǒng)性群體遺傳學(xué)研究，揭示了其獨特的物種形成模式，為雜交物種形成中間階段的研究提供了重要的模式類群，并為物種與雜交種間的適應(yīng)性進化機制提供了新的理論依據(jù)。
研究結(jié)果以“Integration of de novo chromosome-level genome and population resequencing of Peganum?(Nitrariaceae):A case study of speciation and evolutionary trajectories in Arid Central Asia”為題，于2025年2月10日在Molecular Ecology Resources（中國科學(xué)院一區(qū)Top，IF5=7.8）發(fā)表。西北高原所博士研究生徐浩為第一作者，西北高原所陳世龍研究員和張發(fā)起研究員為共同通訊作者。該工作得到了第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究（STEP）、青海省重大科技專項、中國科學(xué)院-青海省三江源國家公園聯(lián)合研究專項、中國科學(xué)院“西部之光”人才培養(yǎng)計劃和青海省“昆侖英才”行動計劃等項目資助。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/1755-0998.14078
駱駝蓬屬的物種形成模式
分化基因組島、選擇性清除以及DNA損傷修復(fù)和蠟質(zhì)合成通路的轉(zhuǎn)錄組表達
