冰川遗迹:避难所动态如何塑造高山特有种意奥灌丛蟋的演化

《Molecular Ecology》:Glacial Legacies—How Refugial Dynamics Shaped the Evolution of the Alpine Endemic Bush-Cricket Anonconotus italoaustriacus

【字体: 时间:2026年02月01日 来源:Molecular Ecology 3.9

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  本文以欧洲高山特有种、飞行能力退化的意奥灌丛蟋为模型,结合基因组SNP数据,揭示了其如何通过多个边缘避难所(如南缘与东南缘)在末次冰期(LGP;115–11.7 ka)存活,并发现冰后 recolonization 仅来自东南缘避难所,而南缘种群则呈现长期隔离与分布静态。研究强调了稳定避难所对遗传多样性的保护作用及 polyandry 可能赋予的种群韧性,为高山特有节肢动物的保护提供了演化历史依据。

  
引言
欧洲阿尔卑斯山等高山地区拥有大量特有生物多样性,其演化深受第四纪气候振荡影响。意奥灌丛蟋作为南石灰岩阿尔卑斯山和东中部阿尔卑斯山特有种,是研究高山节肢动物演化与避难所动态的理想模型。研究通过基因组单核苷酸多态性数据,利用系统发育分析、贝叶斯聚类和种群统计建模,探讨了该物种的演化历史与避难所动态。
方法
研究采集了6个种群的31个样本,覆盖物种全部分布区。采用简化基因组测序获取SNP数据,通过STACKS进行位点组装和变异检测。利用STRUCTURE进行贝叶斯聚类分析,通过SNAPP进行时间校准的系统发育重建,并应用dadi和Stairway Plot 2进行种群统计建模与有效种群大小波动推断。
结果
种群遗传分析显示,南缘种群和东缘种群私有等位基因丰富度最高。贝叶斯聚类识别出三个遗传组:南方群、东部群和内陆群。系统发育网络与时间校准树均支持南方群为基部分支,其与内陆群和东部群的分化发生在约230 ka,而内陆群内部的多样化主要发生在末次盛冰期及之后。最佳种群统计模型支持祖先基因流与冰后单向迁移事件,且内陆群的形成符合奠基者事件模型。有效种群大小在LGM期间普遍下降,冰后恢复。
讨论
LGM期间在阿尔卑斯山南缘多个避难所存活
研究表明意奥灌丛蟋在LGP期间存活于南阿尔卑斯山南缘和东南缘的多个边缘避难所,否定了其在冰原岛峰上原位存活假说。南缘和东缘种群的高私有等位基因丰富度、独特的遗传聚类以及系统发育中的基干位置均支持这一结论。
南多洛米蒂地区的长期隔离与分布静态及沿横向山谷的冰后重建
冰后对阿尔卑斯山内部地区的重建仅来自东南缘避难所。内陆群构成单系群,且其种群年龄自东向西逐渐递减,表明其以垫脚石模式沿横向山谷进行殖民。南多洛米蒂地区的维特费尔特里内山脉因具有连续的海拔梯度与广阔的高山草地,可能作为长期稳定的避难所,导致该种群呈现分布静态。而东南缘避难所附近的塔利亚门托-德拉瓦冰川系统区域,因冰后期开放生境走廊存在时间较长,为物种向内陆扩散提供了条件。
尽管经历冰川驱动的灭绝事件,意奥灌丛蟋仍实现长期存活
意奥灌丛蟋起源于早更新世,但种内多样化发生较晚。研究表明该物种经历了反复的种群瓶颈和局部灭绝事件,但仍能存活至今。所有种群观测杂合度均高于期望杂合度,且近交系数为负值,提示多配偶制可能在维持小隔离种群遗传多样性方面发挥作用。
意奥灌丛蟋的保护应聚焦稳定避难所、监测种群动态及减缓人为影响
保护工作应优先关注长期稳定的避难所和拥有独特遗传变异的边缘种群。目前多数种群位于保护区内,但除维特费尔特里内外,其他种群的种群生物学研究仍较缺乏。对受旅游开发影响的种群需加强监测,以应对其易受人为干扰的脆弱性。
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