浙江省林科院首次揭示普陀杜鹃的演化历史和滨海适应机制

近日，我院科研人员联合舟山市林业科学研究院，运用全基因组测序和种群重测序技术，系统揭示了浙江省滨海特有植物普陀杜鹃的演化历史、种群遗传结构及本地适应机制。研究成果以“Chromosome-level genome and population genomics reveal demographic history, incomplete divergence and coastal adaptation of Rhododendron simsii var. putuoense in East China”为题，发表于植物多样性保护领域国际TOP期刊《Plant Diversity》（中科院SCI一区，IF = 6.3）。我院生态与碳汇研究所朱弘博士为第一作者，李贺鹏研究员为通讯作者，研究得到浙江省自然科学基金/探索青年项目资助。

研究团队利用三代长读长测序技术（Pacbio HiFi）辅助染色质构象捕获技术（Hi-C），从头组装并注释了其首个染色体水平的高质量参考基因组，成功锚定到13条染色体，预测出31074个蛋白质编码基因，重复序列占比49.35%。比较基因组分析显示，普陀杜鹃与近缘种杜鹃约在1367万年前发生分化，且共享两次保守的全基因组复制事件，分别约发生在135.38百万年前和55.38 百万年前，可能对其种群历史产生深远影响。

图  普陀杜鹃染色体水平基因组组装与种群基因组学研究

对舟山和宁波地区21个天然种群的210份野生个体全基因组重测序结果表明，其呈现滨海——岛屿的遗传格局，反映出浙江舟山群岛地质历史相对年轻的特点。种群历史动态推断显示，两组种群约在250万年前经历同步瓶颈事件，随后分别于约180万年（滨海种群）和约130万年（岛屿种群）进入异步恢复阶段，限制了其谱系特异性突变的积累，导致遗传分化程度较低。此外，连锁不平衡分析表明，岛屿种群受到更强的选择压力。

基因家族功能分析发现，1816个扩张基因家族主要与次生代谢物合成及基因表达调控等通路相关；2441个收缩基因家族则主要涉及萜类骨架生物合成和植物——病原体互作途径；受正选择的同源基因主要富集于信号转导、防御响应和次生代谢等生物学过程；同时，88个特有基因功能显著富集于抗逆防御、激素调控及次生代谢等通路，揭示了该物种适应滨海生境的分子遗传机制。

植物高质量染色体水平的基因组，深入探讨了普陀杜鹃基因组演化及其适应滨海生境的关键分子机制。研究结果为陆桥型海岛植物在隔离与分化过程中的演化模式提供了案例，也为该特有物种的遗传资源保护、种群管理及可持续利用提供了科学依据。

全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468265925002173#ack0010

（院生态与碳汇研究所）