生活史和交配系统在物种形成中的作用：来自中国长春花复合体的基因组证据

《Molecular Ecology》：The Roles of Life History and Mating System in Speciation: Genomic Evidence From the Incarvillea sinensis Complex

　　该研究通过杂交实验和群体基因组分析揭示植物生活史与交配系统演化的时间顺序及机制互作，发现Incarvillea sinensis复杂体中自交年生与异交多年生种群存在完全后生殖隔离，基因组分析显示生活史差异显著且无当代基因流，年生生境适应早于自交演化，晚更新世 (~0.03 Mya) 可能发生自交适应。两阶段分化模型显示，先期环境适应（旱季）导致年生生境形成和生殖隔离，随后自交演化进一步促进生殖隔离和基因组分化。

　　

摘要

植物生命周期与交配系统转变之间的时间序列和机制相互作用仍不甚明了。在本研究中，我们结合了杂交实验和群体基因组分析，以探究Incarvillea sinensis复合群（属于紫葳科）中的这些过程。该复合群包含一年生自交种群和多年生异交种群。杂交实验表明，一年生和多年生植物之间存在完全的合子后隔离。通过对一年生和多年生个体进行从头组装获得的基因组数据，以及对30个种群中126个个体的SNP和叶绿体测序，我们发现这两种生活方式之间存在显著的遗传差异，且没有证据表明它们之间存在当代基因流。与多年生植物相比，一年生植物的遗传多样性显著降低，分化程度更高，染色体重排（尤其是易位）的数量也更多。分歧时间估计表明，一年生和多年生谱系的分化发生在早更新世时期（约222万年前），而一年生谱系从异交向自交的转变则发生在较晚的更新世时期（约3万年前）。这些结果表明，交配系统的转变并非物种分化的初始驱动因素；我们推测生命周期的转变可能更早发生，尽管其确切时间无法直接确定。我们的研究结果支持一种两阶段的分化模型：首先，对季节性干旱环境的适应推动了一年生特征的进化，通过生态隔离和遗传分化启动了物种形成过程；随后，自交特征的进化可能通过合子前和合子后的机制进一步促进了生殖隔离，从而加速了基因组的快速分化，并最终完成了物种形成过程。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

有关通信和材料请求，请联系W.N.B。本文中报告的126个个体重测序数据集以及三个组装基因组的原始序列数据已存入国家基因组数据中心（Nucleic Acids Res 2022）的基因组序列档案（Genomics Proteomics & Bioinformatics 2021）。这些数据由中国科学院北京基因组研究所的中国国家生物信息中心管理，对应的BioProject编号为PRJCA011316。具体来说，126个个体的重测序数据集可临时访问：https://ngdc.cncb.ac.cn/gsa/s/EjaeUz0R；I. arguta的组装基因组可临时访问：https://ngdc.cncb.ac.cn/gwh/Assembly/reviewersPage/esGzzKvhUAcHhNzgoKiuABydEQeSmnfqywRmomsHuRUZegsMzvQOVoDqnLcNmlTl；一年生I. sinensis的基因组访问号为GWHBKAX00000000，多年生基因组的访问号为GWHBKAW00000000。

审稿人可通过临时Dryad链接访问SNP数据集和杂交实验数据：http://datadryad.org/share/LINK_NOT_FOR_PUBLICATION/ypG1H9KQzOQWjStV_1V3Y51U8JjtnLLnFCegSuaA1p0。