北美泥蛇与彩虹蛇的更新世物种形成：距离隔离与基因组学证据揭示沿海平原生物多样性热点演化机制

《Molecular Phylogenetics and Evolution》：Pleistocene speciation and isolation-by-distance within North American mud and rainbow snakes

　　本研究通过简化基因组测序技术，解析北美东南沿海平原生物热点区姐妹种泥蛇（Farancia abacura）与彩虹蛇（F. erytrogramma）的种群分化模式。研究发现泥蛇存在显著种群结构分化（符合冰川避难所模型），而彩虹蛇仅呈现距离隔离（IBD）模式。同时鉴定出与环境适应性相关的基因组区域，并揭示两物种分化初期存在基因流，当前泥蛇东部谱系向彩虹蛇单向基因渗入的独特现象。

　　

数据生成

我们通过野外采集、个人收藏品借阅和博物馆样本租赁共获得61份组织样本（17份彩虹蛇F. erytrogramma，44份涵盖泥蛇F. abacura两个亚种），这些样本基本覆盖两个物种的地理分布区（见图1；附录A）。采用基因分型测序技术（GBS）生成数据；DNA提取、文库构建、测序及生物信息学流程详见Harrington等（2024）。数据已存档于NCBI序列读取档案库（PRJNA1102996）。

基因组数据集

GBS文库测序共产生88,790,940条Illumina读长，样本平均测序量145万条。使用ipyrad组装后，数据集包含：彩虹蛇10,580个位点、泥蛇6,494个位点，合并数据集5,138个位点。未连锁SNP数量分别为：彩虹蛇1,671个、泥蛇4,986个、合并数据集4,643个。组装后的GBS数据以vcf、structure和phylip格式存储于Dryad（DOI: 10.5061/dryad.xxx）。

讨论

我们发现历史过程和中性过程共同塑造了北美沿海平原泥蛇与彩虹蛇的基因组变异格局。泥蛇（F. abacura）存在明确的种群结构分化，其分化时间与北美冰川扩张期吻合，表明历史时期避难所隔离对该物种谱系形成具有重要驱动作用。同时检测到多个与环境变异相关的基因组区域，可能是局部适应的关键。值得注意的是，最佳拟合人口模型显示两物种在分化初期存在基因流，且当前存在从东部泥蛇谱系向彩虹蛇的单向基因渗入，但两个泥蛇谱系间已形成生殖隔离。

作者贡献声明

Edward A. Myers：概念化、数据管理、形式分析、资金获取、方法论、资源整合、可视化、原稿撰写。Alexander D. McKelvy：文稿审阅、资源支持、概念化。Dirk J. Stevenson：文稿审阅、资源支持、概念化。Frank T. Burbrink：文稿审阅、资源支持、方法论、资金获取、概念化。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本研究的已知竞争性财务利益或个人关系。

致谢

感谢以下机构及个人提供组织样本：美国自然历史博物馆D. Kizirian和M. Arnold、奥本大学自然历史博物馆D. Laurencio、德州A&M大学生物多样性研究与教学收藏中心L. Fitzgerald和T. Hibbitts、密西西比自然历史博物馆S. Feist和T. Mann、北卡罗来纳自然科学博物馆B. Stuart、佛罗里达自然历史博物馆D. Blackburn和C. Sheehy等（机构名单完整版见附录B）。本研究受美国国家科学基金会（DEB-1655571、2016-2019）及加州科学院资助。