《Frontiers in Plant Science》：Genomic structure, ecological suitability and biogeographic history of the palm Acrocomia aculeata across Central America
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本研究通过双酶切基因分型测序（ddGBS）和生态位模型，首次系统揭示了中美洲棘茎棕?尼（Acrocomia aculeata）的种群基因组结构，发现其存在三个主要基因组簇（中美洲、哥斯达黎加、巴拿马），并阐明了地理屏障（如尼加拉瓜洼地、塔拉曼卡山脉）和当代土地利用对遗传分化的影响，为这一具有重要经济价值的棕榈树种的保护和育种提供了关键基因组学基础。
引言
中美洲是全球植物生物多样性的热点地区，但研究相对不足。棘茎棕榈作为一种具有重要油料和生物燃料生产潜力的新热带棕榈树种，是研究热带植物进化的理想模型。该地区作为连接南北美洲的生物地理陆桥，其复杂的地质历史和环境异质性为探究植物演化提供了独特的自然实验室。本研究旨在结合基因组学与生态位模型，揭示棘茎棕榈在中美洲地峡的基因组多样性和潜在分布模式，填补该地区本土植物基因组数据的空白。
材料与方法
研究团队在中美洲五国（危地马拉、洪都拉斯、尼加拉瓜、哥斯达黎加、巴拿马）共采集了259份棘茎棕榈叶片样本。采用双酶切基因分型测序技术进行基因组文库构建和测序，通过生物信息学流程共鉴定出1523个高质量单核苷酸多态性位点用于后续分析。种群基因组分析包括观测杂合度、等位基因丰富度、近交系数等遗传多样性指标的计算，以及基于判别分析主成分的种群结构分析。同时，研究整合了多源物种分布数据库记录，利用多种算法进行生态位建模，预测物种的适宜分布区并评估土地利用模式的影响。
结果
SNP发现与基因组多样性
基因组数据分析揭示了棘茎棕榈在中美洲存在三个主要的基因组集群：中美洲群、哥斯达黎加群和巴拿马群。中美洲群（涵盖危地马拉至尼加拉瓜西北部）表现出最高的遗传多样性，拥有最多的私有等位基因。哥斯达黎加群的遗传多样性处于中等水平，而巴拿马群的遗传多样性相对较低。值得注意的是，哥斯达黎加奥萨半岛的个体在遗传上更接近巴拿马群，可能反映了奠基者效应。
种群结构
判别分析主成分结果清晰地支持了三个基因组集群的划分。尼加拉瓜北部种群表现出中美洲群和哥斯达黎加群的混合特征，表明该地区是一个基因流动的过渡带。成对固定指数分析进一步证实了三个集群之间存在显著的遗传分化，其中中美洲群与巴拿马群之间的分化程度最高。尼加拉瓜洼地和塔拉曼卡山脉等生物地理屏障被认为是导致这种遗传结构的重要因素。
环境适宜性与生态位模型
生态位模型预测显示，棘茎棕榈主要适宜分布于中美洲太平洋沿岸的低地地区，这些区域气候表现为明显的季节性降水。土地利用分析表明，该物种常出现在森林、牧场和农业生态系统的过渡地带，显示出对人为干扰景观的适应性。哥斯达黎加和巴拿马等国由于森林覆盖度较高，种群连通性相对较好；而危地马拉、洪都拉斯等地因农业活动和城市化导致栖息地碎片化更为严重，可能限制了基因流动。
讨论
生物地理模式与殖民历史
棘茎棕榈在中美洲的种群结构反映了其复杂的生物地理历史。研究支持该物种起源于南美洲，随后通过中美洲地峡的形成过程向北扩散。地峡的阶段性隆起以及相关的地理屏障塑造了当前的遗传格局。有限的种子传播距离和以虫媒为主的异花授粉特性，加剧了种群间的遗传分化。中美洲群较高的遗传多样性可能暗示其作为历史避难所或多样化中心的作用。
景观动态与生态位适宜性
当代景观格局，特别是农业扩张导致的栖息地碎片化，对棘茎棕榈的分布和基因流产生了深远影响。该物种在传统农业系统（如米尔帕农作系统）中的存在，提示其与人类活动有着长期的联系，并可能处于早期驯化阶段。保护策略需要考虑到不同基因组集群的独特性，避免跨区域的种质转移，以保护本地适应性状。同时，加强生境廊道建设、维护景观连通性，对于保障该物种的遗传多样性和适应潜力至关重要。
结论
本研究综合运用种群基因组学和生态位建模方法，首次全面揭示了棘茎棕榈在中美洲地峡的基因组结构、多样性模式及其驱动因素。研究成果不仅深化了对新热带植物生物地理历史的认知，也为这一具有重要经济价值物种的保护和可持续利用提供了关键的遗传学依据。在气候变化和人类活动加剧的背景下，该研究为制定针对性的保护和管理策略奠定了科学基础。
