Page 73 - 《广西植物》2023年第8期

８ 期 吴欣仪等: 基于简化基因组测序揭示水角的濒危机制 １ ４ １ ５

Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｔｈｅ ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｓｐｅｃｉｅｓ ｉｓ ａ ｋｅｙ ｆａｃｔｏｒ ｉｎ ｔｈｅｉｒ ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｓｕｒｖｉｖａｌ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ. Ｈａｂｉｔａｔ
ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｉｓ ｒｅｃｏｇｎｉｚｅｄ ａｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｋｅｙ ｆａｃｔｏｒｓ ｃａｕｓｉｎｇ ｂｉｏｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｌｏｓｓꎬ ａｎｄ ｉｔ ｈａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｉｍｐａｃｔｓ ｏｎ ｔｈｅ
ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｐｌａｎｔ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ. Ｈｙｄｒｏｃｅｒａ ｔｒｉｆｌｏｒａ ｉｓ ａｎ ｅｎｄａｎｇｅｒｅｄ ｓｐｅｃｉｅｓ. Ｉｔｓ ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｓ ｕｎｃｌｅａｒ ａｎｄ
ｅｎｄａｎｇｅｒｅｄ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｈａｓ ｎｏｔ ｂｅｅｎ ｒｅｐｏｒｔｅｄ. Ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙꎬ ３４ ｓａｍｐｌｅｓ ｏｆ Ｈ. ｔｒｉｆｌｏｒａ ｆｒｏｍ ｓｅｖｅｎ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ
ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｓｉｎｇｌｅ￣ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍｓ ( ＳＮＰ) ｂｙ Ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ￣ｓｉｔｅ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ＤＮＡ ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ( ＲＡＤ￣ｓｅｑ). Ｗｅ
ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈｅ ｅｎｄａｎｇｅｒｅｄ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ Ｈ. ｔｒｉｆｌｏｒａ ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ. Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌｌｙꎬ
ｗｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｔｈｅｓｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｉｔｈ ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｄｙｎａｍｉｃｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｓｐｅｃｉｅｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｉｎ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｌｉｍａｔｅ ｓｃｅｎａｒｉｏｓ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ: (１) Ｈ. ｔｒｉｆｌｏｒａ ｈａｄ ｌｏｗ ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ (Ｈ ＝ ０.１５６ ９ꎬ Ｈ ＝
ｏ ｅ
０.１６５ ４ꎬ π＝ ０.１８６ ５) ａｎｄ ｈｉｇｈ ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔꎻ ＡＭＯＶＡ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｇｅｎｅｔｉｃ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｍａｉｎｌｙ
ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｗｉｔｈｉｎ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ. (２) Ｔｈｅ Ｍａｎｔｅｌ ｔｅｓｔ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ ｗａｓ ａ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ
ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｄｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｓｔａｎｃｅꎬ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ ｄｉｓｔａｎｃｅꎬ ｗｉｔｈ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅ Ｐ￣ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ０.０４１ ２ ａｎｄ
０.００８ ２. (３) Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｓｉｚｅ ｏｆ Ｈ. ｔｒｉｆｌｏｒａ ｈａｄ ｂｅｅｎ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ ｄｅｃｌｉｎｉｎｇ ｓｉｎｃｅ ｔｈｅ ｍｉｄ￣Ｈｏｌｏｃｅｎｅ. (４)
Ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｒｅａ ｏｆ Ｈ. ｔｒｉｆｌｏｒａ ｃｈａｎｇｅ ｓｌｉｇｈｔｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ｔｈａｔ ｉｎ ｔｈｅ ｍｏｄｅｒｎ
ｃｌｉｍａｔｅ. Ｈｏｗｅｖｅｒꎬ ｉｎ ｓｃｅｎａｒｉｏｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ＣＯ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓꎬ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｓｕｉｔａｂｌｅ ａｒｅａ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ａｎｄ ｃｈａｎｇｅｄ ｉｎｔｏ
２
ｌｏｗ ｓｕｉｔａｂｌｅ ａｒｅａꎬ ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｉｎ ｔｈｅ Ｍａｌａｙ Ｉｓｌａｎｄｓ ｗｈｅｒｅ ｔｈｅ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｈａｂｉｔａｔ ｗａｓ ａｌｍｏｓｔ ｔｏ ｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ
ｔｈａｔ ｈａｂｉｔａｔ ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｃａｕｓｅｄ ａ ｓｕｓｔａｉｎｅｄ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｔｈｅ ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｓｉｚｅ ｏｆ Ｈ.
ｔｒｉｆｌｏｒａ. Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅꎬ ｔｈｅ ｌｏｗ ｓｅｌｆ￣ｒｅｎｅｗａｌ ｃａｐａｃｉｔｙꎬ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｄｅｔｒｉｍｅｎｔａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｈｕｍａｎ
ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ ａｎｄ ｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎꎬ ａｒｅ ｔｈｅ ｐｒｉｍａｒｙ ｆａｃｔｏｒｓ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｎｇ ｔｏ ｉｔｓ ｅｎｄａｎｇｅｒｅｄ ｓｔａｔｅ. Ｉｔ ｉｓ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ ｔｏ
ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ ｔｈｅ ｉｎ￣ｓｉｔｕ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｈ. ｔｒｉｆｌｏｒａꎬ ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｐｏｌｌｉｎａｔｉｏｎ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅ ｇｅｎｅ ｆｌｏｗ
ａｍｏｎｇ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅｒｅｂｙ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ ａｎｄ ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅꎬ ｗｅ ｓｈｏｕｌｄ ｆｏｃｕｓ ｏｎ ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ ｗｅｔｌａｎｄｓ
ｆｒｏｍ ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: ｈａｂｉｔａｔ ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎꎬ Ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ￣ｓｉｔｅ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ＤＮＡ ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ (ＲＡＤ￣ｓｅｑ)ꎬ ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ ｇｅｎｅｔｉｃ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎬ ｓｐｅｃｉｅｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌｓꎬ ｄｅｍｏｇｒａｐｈｉｃ ｈｉｓｔｏｒｙ

保护基因组学( ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｇｅｎｏｍｉｃｓ) 广义上 ａｌ.ꎬ ２０１１ꎻＮａｒｕｍ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１３)ꎮ 目前ꎬＲＡＤ￣ｓｅｑ 已
是指将基因组技术和方法应用于保护生物多样性 广泛应用于群体研究与分子育种等领域ꎬ包括分
和物种保护工作中的一门学科( Ａｌｌｅｎｄｏｒｆ ｅｔ ａｌ.ꎬ 子标记开发、群体遗传分析、遗传图谱构建和全基
２０１０)ꎬ主要聚焦于物种的濒危机制与保护策略研 因组关联分析等ꎮ 孙维悦等(２０２２) 通过简化基因
究ꎮ 评估物种的遗传多样性水平及其在个体和群 组 测 序 对 濒 危 植 物 荷 叶 铁 线 蕨 ( Ａｄｉａｎｔｕｍ
体中的分布格局是对该物种保护遗传研究的重要 ｎｅｌｕｍｂｏｉｄｅｓ)的保护基因组学研究ꎬ揭示了其濒危
内容(Ｈａｍｒｉｃｋ ＆ Ｇｏｄｔꎬ１９９６)ꎮ 分子遗传标记是评 机制ꎮ Ｃａｉ 等(２０２１)对具有重要经济价值的热带
价种质资源遗传多样性的重要工具ꎬ推动保护遗 雨林树种滇南风吹楠( Ｈｏｒｓｆｉｅｌｄｉａ ｔｅｔｒａｔｅｐａｌａ) 进行
传学的发展ꎮ 虽然遗传信息早已运用在濒危物种 ＲＡＤ￣ｓｅｑ 测序ꎬ制定了更有效的保护策略ꎮ 曹毓蓉
的研究中ꎬ但是全基因组范围的大量信息标记却 等( ２０２２) 利 用 ＲＡＤ￣ｓｅｑ 对 极 危 物 种 波 叶 杜 鹃

是 最 近 ２０ 年 才 开 始 使 用 ( Ｓｕｐｐｌｅ ＆ Ｓｈａｐｉｒｏꎬ (Ｒｈｏｄｏｄｅｎｄｒｏｎ ｈｅｍｓｌｅｙａｎｕｍ)的遗传特征进行无参
２０１８)ꎬ最初也只是应用在少数的模式植物中ꎮ 考基因组分析ꎬ证明对于无参考基因组的极小种
高通量测序技术( ｈｉｇｈ￣ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ) 群 野 生 植 物 ( ｐｌａｎｔ ｓｐｅｃｉｅｓ ｗｉｔｈ ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ｓｍａｌｌ
的飞速发展催生了简化基因组测序技术ꎮ 简化基 ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓꎬ ＰＳＥＳＰ)也可用简化基因组测序手段

因 组 测 序 ( Ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ￣ｓｉｔｅ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ＤＮＡ 获取 ＳＮＰ 分子标记ꎮ 因此ꎬ相信针对无参考基因
ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇꎬＲＡＤ￣ｓｅｑ)是一种常见的简化基因组技 组的濒危物种ꎬ简化基因组测序可以获得充足的
术ꎬ通过测序限制性酶切位点附近的短片段ꎬ具有 遗传信息ꎬ为保护基因组学研究提供有效工具ꎮ
覆盖度较高、测序成本低等优点ꎮ 它不受参考基 此外ꎬ有效种群大小的估计对于保护和管理濒危
因组 的 限 制ꎬ 能 获 得 大 量 的 高 质 量 信 息 位 点 物种、了解种群动态以及预测遗传演化的方向和
(ｓｉｎｇｌｅ￣ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍｓꎬ ＳＮＰ ) ( Ｄａｖｅｙ ｅｔ 速度非常重要ꎮ 种群历史动态是保护基因组学的