水松( Glyptostrobus pensilis )为柏科孑遗植物,白垩纪至始新世期间曾广布于北半球,如今仅在中国南方、越南和老挝有零星分布,现存野生个体数量极为有限。2026年8月12日,华南植物园康明课题组与瑞典乌普萨拉大学Martin Lascoux团队在 Nature Plants 期刊在线发表题为《Population history rather than tree age contributes to the evolutionary importance of ancient trees in an endangered conifer》的研究论文,他们完成了水松约8Gb的染色体级别参考基因组组装,并对147棵个体开展了全基因组重测序。
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研究团队通过STRUCTURE、主成分分析和系统发育重建等多种方法,他们发现这64棵古树并非一个同质的遗传群体,他们归属于两个高度分化的主要谱系(珠江谱系和闽江谱系)以及一个携带大量祖先多态性的混合群。随后,团队分析发现混合群个体携带的私有等位基因比例远高于珠江谱系和闽江谱系,并且这些混合群个体主要分布在广西、云南和越南邻近区域,在PCA和系统发育树上均处于基部位置。研究团队的种群历史重建显示珠江谱系和混合群保留了较深的历史轨迹(超过1百万年),而闽江谱系则呈现较浅的历史(约20–30万年),两个主要谱系的分化时间估计约为23万年前,并且此后未发生基因交流。
研究团队发现遗传多样性和近交程度的差异主要归因于谱系归属而非保护类型,祖先混合群的核苷酸多样性最高,珠江谱系次之,闽江谱系则显著偏低,而三种保护类型(古树、野生、栽培)之间的多样性差异未达到统计显著水平。此外,近交系数FIS同样呈现明显的谱系间梯度,从混合群的0.239上升到珠江谱系的0.391,再到闽江谱系的0.613,闽江谱系显著高于另外两组。另外,长片段纯合性分析显示闽江谱系个体虽然携带较少的长片段ROH(超过1Mb的仅占全部ROH的0.014%),却拥有更高比例的共享ROH岛。进一步地,全基因组非同义与同义位点多样性比值在所有个体中均偏高,反映该物种整体的纯化选择效率较弱,有害错义突变与同义突变的衍生等位基因比例也呈现出类似的谱系间差异。
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研究团队进一步量化了古树等位基因在非古树群体中的代表性,低频率等位基因(MAF≤1%)的加权覆盖度在野生和栽培群体中仅为0.2左右。研究团队的稀有化分析模拟了不同类型古树丧失后对整体多样性的影响,他们发现如果失去那些自然残遗且隶属于高多样性谱系(混合群和珠江谱系)的古树,整体核苷酸多样性将下降超过15%,而失去多数历史上人为引种、归属于闽江谱系的古树则对多样性影响甚微。研究团队提出古树的演化重要性更多取决于其所代表的谱系历史和起源方式,而非单纯的个体年龄,这一发现为极危物种古树的保护优先级提供了基因组学依据,同时提示以年龄或大小为主导的保护策略可能需要结合遗传信息进行细化调整。
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