气候驱动的生态位追踪与基因组韧性塑造一种广布农业杂草的未来分布

理解农业上重要物种如何响应环境变化，对于维持生产力、减轻农业生态系统威胁以及保持系统韧性至关重要。尽管作物传统上一直是农业生态系统研究的重点，但农业杂草是其中不可或缺的组成部分，而且它们通常面临更强的选择压力，因此成为研究生态与进化过程如何响应气候变化及人为干扰挑战的有力模型。通过考察杂草在这些压力下如何快速适应所获得的认识，可以为改进农业生产结果提供策略，因为害虫和作物都在相同的多变量选择压力下发生进化。在本文中，我们整合了两个世纪的分布记录以及欧洲危害最严重的杂草——Alopecurus myosuroides（黑麦草状看麦娘，blackgrass）——自然种群的全基因组测序数据，以考察其在农业生态系统中的生态与进化响应。黑草在很大程度上维持了其历史气候生态位，其分布范围的扩展主要是通过追踪与其历史占据环境相似的环境而实现的。全基因组分析揭示了环境响应具有多基因基础，大多数位点与单一环境变量相关，另有一部分位点表现出有限的环境多效性，这表明其对受管理农业景观中复杂选择压力的适应具有模块化特征。将这些基因组—环境关系与预测的气候变化及基因组偏移分析相结合表明，大多数黑草种群在未来条件下仍将保持良好的适配。我们的研究结果表明，生态位追踪和多基因适应使黑草等农业杂草能够在快速环境变化下持续存在，这不仅为杂草管理提供了相关见解，也为未来气候条件下设计具有韧性的种植系统提供了参考。

理解农业上重要物种如何响应环境变化，对于维持生产力、减轻农业生态系统威胁以及保持系统韧性至关重要。尽管作物传统上一直是农业生态系统研究的重点，但农业杂草是其中不可或缺的组成部分，并且它们往往面临更强的选择压力，因此成为研究生态与进化过程如何响应气候和人为介导挑战的有力模型。关于杂草如何在这些压力下快速适应的认识，有助于为改进农业结果提供策略，因为害虫和作物都在相同的多变量选择压力下进化。在此，我们整合了两个世纪的分布记录以及欧洲危害最严重的杂草——Alopecurus myosuroides（黑麦草状看麦娘，blackgrass）——自然种群的全基因组测序数据，以考察其在农业生态系统中的生态与进化响应。黑草基本维持了其历史气候生态位，其分布范围的扩张主要通过追踪与其历史占据环境相似的环境而实现。全基因组分析揭示了环境响应的多基因基础，其中大多数位点与单一环境变量相关，另有一部分位点表现出有限的环境多效性，这表明在受管理的农业景观所施加的复杂选择压力下，黑草通过模块化适应进行响应。将这些基因组—环境关系与气候变化预测及基因组偏移分析相结合表明，大多数黑草种群在未来环境条件下仍将保持良好的适配性。我们的研究结果表明，生态位追踪和多基因适应使黑草等农业杂草能够在快速环境变化下持续存活，这不仅为杂草管理提供了相关见解，也为未来气候条件下设计具有韧性的种植系统提供了参考。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.07.743277v1?rss=1

🏷️ 气候变化 生态位追踪 农业杂草 全基因组测序 多基因适应 基因组偏移