《Ecology and Evolution》:Genomic Differentiation, Diversity, and Genetic Structuring of Euterpe edulis Mart. Morphotype in Espírito Santo, Brazil
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本研究通过基因组SNP分析揭示了巴西埃斯皮里图桑托地区Euterpe edulis不同形态型(包括E. espiritosantensis、分蘖型、杂交种等)的遗传分化模式。研究采用5319个SNP标记,结合群体遗传学(He/Fis/AMOVA)、系统发育分析及功能注释(GO注释),发现E. espiritosantensis与其他群体存在显著遗传隔离(Fst>0.5),杂交群体(Hybrid_EO)呈现最高杂合度(He=0.233)。功能注释发现差异SNP关联胁迫响应基因(如GIGANTEA、DnaJ家族),为物种适应性进化提供分子证据。成果对棕榈树种质资源保护与育种具有重要指导意义。
研究背景
Euterpe edulis Mart.作为大西洋森林关键棕榈树种,具有重要生态与经济价值。巴西埃斯皮里图桑托州存在多种形态变异类型(如E. espiritosantensis、分蘖型等),但其遗传基础尚未系统解析。本研究通过高通量SNP分型技术,首次从基因组层面揭示这些形态型的遗传分化机制。
材料与方法
研究纳入114个E. edulis个体(含79个埃斯皮里图桑托样本及35个巴西其他地区代表群体),通过DArTseq技术获得93,682个SNP,经严格质控(重现性>0.99、检出率>0.95、MAF>0.05)保留5,319个高质量SNP。采用dartR包分析遗传参数(He/Ho/Fis),利用LEA软件进行群体结构分析(K=4为最优模型),并通过最大似然法(IQ-TREE)构建系统发育树。差异SNP功能注释以Elaeis guineensis基因组为参考,通过BLASTn比对(e值<1e-5)及InterProScan完成GO富集分析。
结果分析
- 1.
遗传多样性特征:杂交群体Hybrid_EO遗传多样性最高(He=0.233),而E. espiritosantensis最低(He=0.107)。近交系数Fis在Hybrid_EO群体中达0.257,表明其杂合子缺失严重。
- 2.
群体遗传结构:AMOVA显示形态型间变异占42.99%,内部变异占57.00%。E. espiritosantensis与其他群体Fst值超0.5,呈现高度分化。空间 ancestry 分析(TESS3算法)进一步证实该形态型在圣特雷莎地区的地理隔离。
- 3.
系统发育关系:E. espiritosantensis与联邦特区、阿拉戈斯群体聚为一支,支持其独立进化路径。分蘖型与Hybrid_EO群体在系统树中与E. oleracea/E. precatoria聚拢,证实存在杂交渐渗。
- 4.
功能注释发现:2,706个差异SNP中,154个获GO注释。E. espiritosantensis特异SNP关联光周期调控基因GIGANTEA(GI)及DNA修复蛋白ERCC-1;RJ/RS群体特异SNP富集于DnaJ分子伴侣家族,提示环境适应性分化。
结论与展望
研究明确了埃斯皮里图桑托E. edulis形态型的基因组分化格局,首次通过SNP注释揭示关键基因(如GI、DnaJ)在局部适应中的作用。成果为该物种的原地保护策略(如E. espiritosantensis优先保护区划定)及遗传改良(胁迫抗性基因挖掘)提供理论依据。