植物所揭示蕨类植物孢子强扩散能力下生态适应塑造的遗传分化格局

在生物演化过程中，基因流常常扮演着消除特征性变异、维持遗传同质性，进而阻碍群体遗传分化的角色。以往研究认为，在具有高强度扩散潜力的类群中，遗传分化通常难以形成和维持。然而，近年来不少研究表明，扩散能力强的类群也可以形成显著的群体遗传结构，但这种“扩散-基因流”悖论的形成机制尚不清楚。蕨类植物在维管植物中占据着重要的演化地位，具有独特的生活史，孢子体和配子体均独立生活。蕨类可产生大量孢子，孢子能够借助风力进行长距离迁移，但蕨类孢子的扩散能力与其遗传分化格局的关系还缺乏深入研究。

中国科学院植物研究所研究员张宪春团队选取亚洲温带广布的二倍体同型孢子蕨类——中华蹄盖蕨复合群Athyrium sinense complex为研究对象，通过简化基因组测序获取全基因组范围内有代表性的遗传多样性位点，进行群体遗传分析，揭示了该复合群以东亚35°N（即秦–巴山脉以北）为分界线，南北群体在遗传、形态和生态位上存在显著分化。群体历史和分布区模拟表明，该类群是在第四纪气候变化下从亚洲东北部向西南部的喜马拉雅–横断山地区迁移的。相关性检验和冗余分析的结果不仅支持该复合群具有较强的扩散潜力，同时表明35°N南北的气候差异是造成现今分化格局的关键。此外，研究人员还论证了林冠郁闭度、季风方向以及生境连续性等因素均可对基因流产生影响。该研究为深入理解蕨类植物的时空演化提供了新的见解，并强调即使有强扩散潜力的存在，生境异质性仍能有效地驱动遗传分化。

相关研究成果于近日在线发表在Molecular Ecology上。研究工作得到国家自然科学基金和中科院青年创新促进会项目的支持。

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图a-d，中华蹄盖蕨复合群的南北遗传分化模式；图e-f，环境异质性与中华蹄盖蕨复合群群体遗传分化的联系