不对称基因渗入与热适应优势共同驱动了气候介导的混合倍性芦苇谱系更替

物种分布预测通常忽视种内遗传变异，从而遗漏了生态系统变化中一个潜在的重要机制：气候驱动下同一物种原生分布范围内不同谱系之间的分布迁移。在本研究中，我们整合了对中国芦苇（Phragmites australis）三个主要遗传谱系的种群基因组分析（495个个体）、多地点共园实验以及基于837条出现记录的物种分布模型分析。作为优势种的芦苇中，八倍体FEAU谱系（单倍型P）表现出更强的耐热性（临界温度Tcrit和T50），并且在四个共园中的三个中，其总生物量显著高于冷适应的CN谱系（四倍体，单倍型O/M）；后者占据的气候生态位具有较低的年均温（Bio1）和最湿季度平均温度（Bio8）。基因组分析进一步揭示了双向但不对称的基因渗入，且杂交个体的祖先成分系统性地偏向FEAU谱系。在2070年高排放情景（SSP5-8.5）下，预测FEAU谱系的高度适生栖息地将扩大18.6%，而CN谱系仅表现出较小幅度的相对增加。相比之下，亚热带SW谱系（单倍型U/I）显示出有限且稳定的适生栖息地。这些结果表明，气候变化与植根于多倍化、热耐受性和不对称基因流的种内变异相互作用，可能推动原生分布范围内的谱系替代；高原湖泊中FEAU扩张的野外观察已对此过程提供了初步证据。我们的研究结果表明，应将进化历史和遗传身份纳入生态预测之中，以便更好地预判持续气候变暖背景下生态系统的响应。

物种分布预测通常忽视种内遗传变异，从而遗漏了生态系统变化中一个潜在的重要机制：气候驱动下物种原生分布范围内不同谱系之间的分布迁移。在本研究中，我们整合了对中国芦苇（Phragmites australis）三大主要遗传谱系的种群基因组分析（495个个体）、多地点共同园实验，以及基于837条分布记录的物种分布模型。作为建群草种，八倍体FEAU谱系（单倍型P）表现出更强的耐热性（临界温度Tcrit和T50），且在四个共同园中的三个中，其总生物量显著高于适应寒冷环境的CN谱系（四倍体，单倍型O/M）；后者所占据的气候生态位具有更低的年均温（Bio1）和最湿季度平均温度（Bio8）。基因组分析进一步揭示了双向但不对称的渐渗现象，且杂交个体的祖源组成系统性地偏向FEAU谱系。在2070年的高排放情景（SSP5-8.5）下，预测FEAU谱系的高度适生生境将扩大18.6%，而CN谱系仅表现出较小幅度的相对增加。相比之下，亚热带SW谱系（单倍型U/I）表现出有限且稳定的适生生境。这些结果表明，气候变化与植根于多倍化、热耐受性和不对称基因流的种内变异相互作用，可能驱动物种原生分布范围内的谱系替代；在一个高原湖泊中对FEAU扩张的野外观察已暗示这一过程正在发生。我们的研究结果表明，应将进化历史和遗传身份纳入生态预测之中，以更好地预判持续气候变暖背景下生态系统的响应。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.02.729718v1?rss=1

🏷️ 气候变化 种群基因组学 基因渗入 多倍化 热适应 物种分布模型