多倍化在植物物种形成和适应中扮演着重要角色。为了探讨多倍化在草本植物多样性中的作用，山东大学郭卫华课题组和赫尔辛基大学Jarkko Salojärvi课题组联合对倍性混合物种芦苇（染色体数量从36到144不等）进行了简化基因组测序、系统发育与群体遗传学分析，揭示了二次接触和基因组冲突在种内多倍体形成中的潜在作用，相关结果近期发表在npj biodiversity期刊上。研究通过限制性位点关联DNA测序（RAD-seq）技术，对来自世界各地的88个芦苇基因型进行了全基因组分析，揭示了六个具有广泛遗传混合的种内谱系（图1；图2）；每个谱系都有特定的倍性水平，主要是四倍体或八倍体，表明发生了多次独立的多倍化事件（图1）；每个谱系的种群规模在历史上都有所减少，但仍然规模较大；除了北美本地谱系和美国南方Land谱系，它们在整个历史过程中经历了种群规模的持续收缩（图3）；研究在罗马尼亚、匈牙利和南非的不同谱系芦苇二次接触区域观察到了八倍体和六倍体谱系，这可能是由于异源四倍体亲本谱系之间的基因组冲突所致。杂交和整个基因组的复制可能是塑造草本植物高遗传多样性和物种形成过程的重要驱动因素。芦苇的入侵种群在不到200年前与它们的祖先种群分离，因此在遗传上仍然属于 EU 谱系，与其他 EU 谱系的个体相似，仍然是异源四倍体，因此多倍化并不是入侵性的因果因素；芦苇中三个异源四倍体谱系（MED、EU和CN）的分化时间相对较近，表明与谱系辐射相关的快速基因组变化；北美本地谱系 USnat 与其他谱系之间的混合有限，表明它们之间存在潜在的生殖隔离，缺乏基因流、更高的近交程度以及随后降低的适应性可能导致了北美本地谱系的分化和潜在灭绝。山东大学已出站博士后王翠为论文第一作者，山东大学郭卫华教授和赫尔辛基大学Jarkko Salojärvi助理教授为论文的共同通讯作者，山东大学为论文第一单位。山东大学副研究员刘乐乐和博士生尹美淇、奥尔胡斯大学教授Hans Brix和助理教授Franziska Eller、青岛农业大学副教授王彤也参与了本研究。研究受中国博士后科学基金会国际博士后交流基金、国家自然科学基金（U22A20558、31800299）、芬兰科学院基金等项目的支持。 ![]()
图1 芦苇样本谱系（a）与倍性（b）的地理分布
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图2 细胞核和叶绿体系统发育树比较。星号表示入侵个体。
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图3 芦苇种群间的基因流与种群历史动态。a Treemix推断的两个迁移事件表明，USland谱系的一个祖先可能是与USnat谱系遗传上接近的一个未知物种，基因流从EU谱系的早期种群流向了USnat谱系；b 使用Stairway plot估计的六个芦苇谱系的历史有效种群大小，混合个体被排除在种群分析之外；c 基于三个核心四倍体谱系的成对衍生等位基因位点频率的最佳种群模型。
原文信息
Wang, C., Liu, L., Yin, M. et al. Genome-wide analysis tracks the emergence of intraspecific polyploids in Phragmites australis. npj biodivers 3, 29 (2024). https://doi.org/10.1038/s44185-024-00060-8
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本期责编：刘乐乐
