关于中国中部药用植物Isodon rubescens (Hemsl.) H. Hara在适应气候变化方面的基因组特征及其对气候变化的遗传脆弱性的研究

《BMC Plant Biology》：Genomic insights into adaptive divergence and genetic vulnerability to climate change of the medicinal plant Isodon rubescens (Hemsl.) H. Hara in central China

　　

摘要

背景

全球气候变化正在迅速影响生物多样性，并通过减少药用植物物种的可用性和增加收获不确定性，威胁其可持续利用。了解药用植物在气候变化下的适应性遗传变异和遗传脆弱性对于有效的种质资源管理、栽培和育种工作至关重要。在这项研究中，我们评估了药用植物Isodon rubescens（Hemsl.）H. Hara的遗传分化、局部适应性和基因组脆弱性，旨在阐明地理和环境因素对其遗传结构的影响，并识别出在气候变化下需要重点保护和育种的种群。

结果

我们对分布于太行山和秦岭-伏牛山等地区的17个I. rubescens种群进行了限制性位点相关DNA测序（RAD-seq）分析。分析结果显示出两个不同的遗传群体：一个位于太行山地区，另一个位于秦岭-伏牛山地区。研究发现了显著的隔离距离（IBD）、环境（IBE）和抗性（IBR）模式，同时还存在较高的生态位分化。我们鉴定出456个候选适应性SNP，其中一些与参与应激反应和生物合成的基因相关。降水是影响局部适应性的关键环境因素。太行山北部和伏牛山南部的种群表现出较高的基因组脆弱性，表明它们面临更大的不适应风险。

结论

我们的研究结果表明，地理隔离和环境因素（尤其是降水）是I. rubescens遗传分化和局部适应性的关键驱动因素。所识别的基因组脆弱性指出了在气候变化下面临高风险的特定种群。这些发现为制定有针对性的保护策略和开发具有气候适应性的育种计划提供了重要的遗传依据。