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气候变化重塑了森林更新过程中所经历的选择环境，但要在长寿命树种中检测当代适应性基因组响应仍颇具挑战，因为空间基因组—环境关联（GEA）信号常与人口历史和距离隔离相混杂。本研究检验了与成年欧洲山毛榉（Fagus sylvatica）种群间气候分化相关的基因组变异，是否也会在三个个体发育世代中呈现等位基因频率的定向变化（ΔAF）。我们分析了来自中欧六个种群的381株成年树、幼树和幼苗，仅在成年组中对700多万个单核苷酸多态性位点（SNP）应用空间GEA模型（BayPass、WZA），鉴定出259个主要候选SNP，它们与冬季最低温度（BIO06）高度相关；而初步检测到的降水信号则大多与中性遗传结构相混杂。变异分解显示，与以155万个相互独立的中性SNP为基线相比，这种与寒冷相关的分化与地理格局相呼应；然而，我们的时间框架揭示了不同的演化动态。关键的是，我们发现了双重分离现象：在大陆分布区边缘（别什恰迪山），在中性背景保持稳定的情况下，更新世代在BIO06相关位点表现出显著的ΔAF变化，且变化方向指向有利于较温和冬季的等位基因，幅度显著超过中性预期。这些与寒冷相关的变异聚集在乙烯生物合成相关的ACC氧化酶同源基因及CYP81D11细胞色素P450基因附近，从机制上将其与冻害和氧化胁迫响应联系起来。相较之下，在受大西洋影响的Świerczyna种群中，中性背景发生了显著更替，但BIO06位点未出现定向变化；相反，放宽阈值的敏感性分析揭示了局部区域向有利于较高降水季节性（BIO15）的等位基因发生偏移。最终，山毛榉中与气候相关的基因组变异反映了两种因素的共同作用：由遗传漂变导致的空间结构化分化，以及气候变化驱动的、跨越不同生活史阶段的种群特异性变化。将景观基因组学与世代更替相结合，揭示了早期且局部化的选择性淘汰过程，并以基于成体的基因型—环境关联分析（GEA）作为进化基线。
气候相关的基因组变异跨越不同生活史阶段，揭示了欧洲山毛榉局部适应的种群特异性信号｜bioRxiv
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气候相关的基因组变异跨越不同生活史阶段，揭示了欧洲山毛榉局部适应的种群特异性信号
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https://doi.org/10.64898/2026.10.21.760803
Joanna Meger
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卡奇米日大帝大学生物科学学院遗传学系；
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Bartosz Ulaszewski
1
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Marco Thines
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森肯贝格生物多样性与气候研究中心（BiK-F）
生物多样性与气候研究中心（BiK-F），生物科学系，生态学、进化与多样性研究所，歌德大学，德国法兰克福
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Jaroslaw Burczyk
¹ 卡齐米日·维尔基大学生物科学学院遗传学系
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通讯作者：
burczyk{at}ukw.edu.pl
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气候变化重塑了森林更新过程中所经历的选择环境，但由于空间基因组—环境关联（GEA）信号经常受到种群历史和距离隔离的混杂影响，因而在长寿命树木中检测当代适应性基因组响应仍然具有挑战性。在本研究中，我们检验了与成年欧洲山毛榉（*Fagus sylvatica*）种群间气候分化相关的基因组变异，是否也会在三个个体发育队列中表现出方向性的等位基因频率变化（ΔAF）。我们对来自中欧六个种群的381个成年个体、幼树和幼苗进行了分析，仅在成年个体队列中应用空间基因组—环境关联模型（BayPass、WZA）分析超过700万个SNP，鉴定出259个与冬季最低温度（BIO06）高度相关的主要候选SNP；相比之下，最初观察到的降水信号在很大程度上受到中性遗传结构的混杂影响。变异分割分析显示，在以155万个相互独立的中性SNP为基线的情况下，这种与低温相关的分化反映了地理格局；然而，我们的时间框架揭示了不同的进化动态。关键的是，我们大小规律
鉴定出一种双重分化：在大陆性分布边缘（Bieszczady），在稳定的中性背景下，再生世代在与 BIO06 相关的位点上表现出显著的 ΔAF 变化，趋向于有利于较温和冬季的等位基因，且其变化幅度显著超过中性预期。这些与寒冷相关的变异聚集于乙烯生物合成相关的 ACC 氧化酶同源基因和 CYP81D11 细胞色素 P450 基因附近，从机制上将其与冻害及氧化胁迫响应联系起来。相反，在受大西洋影响的 Świerczyna 种群中，尽管中性背景发生了显著更替，BIO06 位点却未出现定向变化；相反，放宽阈值的敏感性分析显示，局部区域出现了趋向于有利于更高降水季节性（BIO15）的等位基因变化。最终，欧洲山毛榉的气候相关基因组变异反映了漂变所造成的空间结构化分化，以及由气候变化驱动、跨越不同生活史阶段的种群特异性变化。将景观基因组学与世代更替相结合，揭示了早期且局部的选择性淘汰过程，并以基于成体的基因—环境关联分析（GEA）作为进化基线。
利益冲突声明
作者声明不存在任何利益冲突。
已声明的资助者信息
国家科学中心，
，2018/31/F/NZ2/01747
德国研究基金会，
，Th1362/22-1
版权
本预印本的版权所有者为作者/资助方，其已授予 bioRxiv 永久展示该预印本的许可。
该文依据
CC-BY 4.0 国际许可协议
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发布于 2026 年 10 月 26 日。
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Mishra
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Sebastian
Ploch
，
Stefan
Wotzel
，
Marco
Thines
，
Jaroslaw
Burczyk
bioRxiv
2026.10.21.760803；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.10.21.760803
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气候相关的基因组变异跨越各生活史阶段揭示了欧洲山毛榉种群特异性的局部适应信号
Joanna
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，
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Ulaszewski
，
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，
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，
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bioRxiv
2026.10.21.760803；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.10.21.760803
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关键词：景观基因组学 · 局部适应 · 气候适应 · 基因型—环境关联 · 等位基因频率变化 · 欧洲山毛榉
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.21.760803v1?rss=1