城市中的遗传多样性和种群结构在不同“世界性”植物物种之间并不一致

《Molecular Ecology》：Genetic Diversity and Population Structure in Cities Is Not Consistent Among Cosmopolitan Plant Species

城市化导致植物群落同质化，但泛种植物在基因层面的分化情况不明。本研究通过简化代表测序分析美国五大城市六种常见植物（ Poaceae 三种，Asteraceae 三种）的种群结构、分化程度及隔离距离与环境因子关联。结果显示多数物种无显著城市间基因分化，印证人类活动通过种子传播促进基因流；但加拿大飞蓬和蛇床草在凤凰城呈现显著遗传分化，而狗尾草在凤凰城遗传多样性最低，可能受环境选择或创始人效应影响。研究表明泛种植物种群遗传结构更多取决于物种特性（如自花授粉）和人类传播媒介，而非单纯城市化程度。

　　

摘要

城市化导致了城市中植物群落的日益同质化。然而，目前尚不清楚这种趋势是否在基因层面上也适用于全球分布的植物物种。我们利用简化表示测序技术，研究了美国五个城市（波士顿、巴尔的摩、明尼阿波利斯-圣保罗、菲尼克斯和洛杉矶）中六种广泛分布的植物物种（三种禾本科植物和三种菊科植物）的全基因组遗传特征。我们通过分析遗传结构、遗传分化以及基于距离（IBD）和环境（IBE）的隔离模式，来确定这些物种是否因城市、不透水面比例或两者的共同作用而表现出遗传上的同质性或差异性。总体而言，大多数物种的种群结构较为简单：Poa annua（一年生早熟禾）、Taraxacum officinale（蒲公英）和（百慕大草>在不同城市之间没有显示出显著的遗传分化，这一现象与人类活动促进的基因流动相一致。值得注意的例外包括Erigeron canadensis（加拿大千里光）和（刺叶莴苣>在城市间的差异，尤其是在菲尼克斯。我们还观察到来自菲尼克斯的Digitaria sanguinalis（马唐）的遗传多样性较低，这可能表明该物种受到了近期奠基者效应或环境选择的影响。作为唯一被研究的本地物种，Erigeron canadensis在不同城市间表现出更强的遗传分化，并且其遗传隔离受到温度和距离的显著影响。在所有物种中，我们均未发现与不透水面比例相关的种群结构证据。我们的研究结果表明，全球分布植物的种群遗传结构模式更可能受到物种自身特性（如自交亲和性）和人类介导的传播机制的影响，而非城市化本身的作用。

信息披露

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利益冲突

作者声明不存在任何利益冲突。

数据可用性声明

遗传数据：解复用的fastq文件可通过SRA BioProject 1359434获取（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/bioproject/1359434）。来自polyRAD的估计基因型数据以polyRAD、genind和Structure格式存储在Figshare上（10.6084/m9.figshare.30640199）。元数据：与该项目相关的元数据、代码和中间数据文件可在https://github.com/avahoffman/urban-weed-genomics（10.5281/zenodo.18343119）获取。