在农业选择压力下，源自既有变异的多基因适应是农业杂草快速进化的基础

除草剂抗性是对强烈人为选择发生快速适应的最清晰范例之一。然而，抗性的进化起源和遗传结构如何塑造其进化的速度与模式，迄今仍未得到完全阐明。在此，我们以欧洲分布最广、经济危害最严重的除草剂抗性杂草——看麦娘（Alopecurus myosuroides，blackgrass）——为对象，探讨这些问题。我们首次对天然看麦娘种群中的除草剂抗性开展了全基因组分析，并独特地结合了在除草剂密集使用开始前后采集的历史种群与当代种群。这一时间框架为获取选择发生前的遗传变异提供了新的经验性途径，从而能够在时空尺度上重建靶标位点抗性（TSR）和非靶标位点抗性（NTSR）进化的速度与模式。历史除草剂使用前的种群中未发现TSR突变；TSR是在近期通过遍及欧洲的多次、且在很大程度上彼此独立的起源而演化形成的。相比之下，NTSR具有多基因遗传结构，并与一簇谷胱甘肽S-转移酶（GST）以及表现出拷贝数变异特征的更广泛胁迫响应基因相关。大多数与NTSR相关的等位基因在历史种群中已处于分离状态，这与基于现存遗传变异的快速适应相一致。此外，与抗性相关的位点表现出与除草剂使用前即已存在的正向选择相一致的信号，这表明这些胁迫应答和解毒通路在历史上受到既往生态选择的维持，并随后在除草剂压力下被重新招募。综上，这些发现表明，除草剂抗性包含彼此对立的遗传进化路径，其中多基因NTSR主要通过对现存变异的选择而演化，为新型人为选择压力下快速多基因适应的进化动力学提供了更广泛的见解。

除草剂抗性是对强烈人为选择实现快速适应的最清晰范例之一。然而，抗性的进化起源及其遗传结构如何塑造其进化的速度与方式，仍未得到充分阐明。在此，我们在看麦娘（Alopecurus myosuroides，blackgrass）中探讨这些问题；该物种是欧洲分布最广、经济危害最严重的除草剂抗性杂草。我们首次对自然看麦娘种群中的除草剂抗性开展了全基因组分析，并独特地结合了在密集使用除草剂之前和之后采集的历史种群与当代种群。这一时间框架为获取选择发生前的遗传变异提供了新的实证途径，从而能够在空间和时间尺度上重建靶标位点抗性（TSR）和非靶标位点抗性（NTSR）进化的速度与方式。历史上的施药前种群中未发现TSR突变；这类突变是在近期于欧洲各地通过多次重复发生且在很大程度上彼此独立的起源而演化形成的。相比之下，NTSR具有多基因遗传结构，并与一簇谷胱甘肽S-转移酶（GST）基因（显示出拷贝数变异特征）以及更广泛的胁迫响应基因相关。大多数与NTSR相关的等位基因在历史种群中已经处于分离状态，这与基于现存遗传变异实现快速适应的模式一致。此外，抗性相关位点显示出与除草剂使用之前即已存在的正选择相一致的特征，这表明这些胁迫与解毒通路在历史上由既有生态选择维持，并随后在除草剂压力下被重新招募。综上，这些发现表明，除草剂抗性包含了相互对照的遗传演化路径，其中多基因NTSR主要通过对现存变异的选择而演化，为新型人为选择压力下快速多基因适应的进化动力学提供了更广泛的见解。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.18.745463v1?rss=1

🏷️ 除草剂抗性 农业杂草 多基因适应 现存遗传变异 拷贝数变异 非靶标抗性