评估中心-边缘假说：Quercus bicolor物种边缘区域的渐渗与遗传变异

《Molecular Ecology》：Evaluating the Central–Marginal Hypothesis: Introgression and Genetic Variation at the Trailing Edge of Quercus bicolor

　　边缘种群普遍存在大量杂交，主要源自Q. lyrata，而核心种群无此现象，尽管存在近缘物种。生态位模型预测未来杂交潜力增加，表明杂交可缓解遗传侵蚀，对中心-边缘假说提供混合支持，并凸显边缘种群保育的重要性。

　　

摘要

中心-边缘假说（CMH）认为，由于生态边缘性和基因流受限，范围边缘种群的遗传多样性会降低，分化程度会增加。然而，这种模式的出现也可能受到历史人口过程、繁殖策略的差异或种间杂交的影响。栎属（Quercus）以其杂交能力和远距离传粉特性而闻名，是研究物种分布范围内遗传多样性、结构及基因渗入模式的理想模型。在本研究中，我们以北美东部广泛分布的栎树Quercus bicolor Willd.为例，利用RADseq技术对来自分布边缘12个地点的142个个体以及分布核心区域的9个地点的个体进行了基因分型。为检测基因渗入现象，我们引入了6种同域分布的白栎物种的参考数据。研究结果显示，在几乎所有南部边缘种群中都存在显著的基因渗入现象，尤其是来自Q. lyrata Walt.的基因渗入；尽管与亲缘关系密切的物种共存，但核心种群中并未观察到基因渗入。南部种群还表现出遗传结构的增加和分化程度的提高，但多样性并未降低，近交率也未上升（仅分析未发生基因混合的个体时也是如此）。回归分析表明，渗入的祖先成分与杂合度、近交率和分化程度之间存在关联，这表明基因渗入通过引入新的等位基因有助于缓解范围边缘种群的遗传侵蚀。通过回顾性、当前和预测性的生态位模型分析，我们发现Q. lyrata与Q. bicolor的地理分布范围存在时间上的重叠变化，并预测未来两者之间的杂交潜力可能会增强。这些发现部分支持了中心-边缘假说，同时也强调了基因渗入在塑造边缘种群遗传景观方面的进化作用，这对保护工作具有重要意义。

信息披露

利益共享声明：本研究的结果将直接为田纳西州林业部门正在开展的该物种保护工作提供依据。此外，这项研究对栎属（Quercus）、范围边缘种群以及具有杂交潜力的物种的保护工作具有广泛的意义。所有研究均遵守了关于从自然种群中采集样本的相关法律法规。

利益冲突

作者声明不存在任何利益冲突。

数据可用性声明

142个主要样本的Illumina测序数据已存入NCBI序列读取档案（BioProject: PRJNA1260989），并在论文发表后向公众公开。用于分析的额外数据和代码可在GitHub仓库中获取：https://github.com/jesseparkertrees/Quercus_bicolor。