Genetisk modstandskraft og tilpasning af den truede kinesiske hasselnød

Truede arter er ofte karakteriseret ved alvorlig befolkningstilbagegang eller endda næsten udryddelsesstatus i løbet af deres demografiske historie. Sådanne trusler stammer normalt fra historiske klimaændringer og menneskelige aktiviteter.

For små, isolerede populationer kan genetisk drift føre til indavlsdepression, erosion af genetisk diversitet og akkumulering af skadelige mutationer, som yderligere reducerer det adaptive potentiale og øger udryddelsesrisikoen, når man står over for flygtige naturlige levesteder eller klima. At belyse den demografiske historie af truede arter og virkningen af ​​genomisk erosion på fare er grundlæggende for at implementere effektiv forvaltning og bevarelse.

Corylus chinensis (CCH), den kinesiske hasselnød, var vidt udbredt over Asien i tertiærperioden. Imidlertid er den nu truet og kun disjunktivt fordelt i de mellemhøje bjerge i det subtropiske Kina. Især forbliver dens genetiske karakteristika, demografiske historie og adaptive potentiale stort set ukendt.

Til det formål genererede et team af forskere fra Kina det første kromosomniveau-genom af den truede C. chinensis, udførte genomik og konserveringsgenomisk undersøgelse og sammenlignede de genomiske signaturer af befolkningssammenbrud, lokal tilpasning og genetisk genopretning med dets sympatiske udbredelse. C. kwechowensis–C. yunnanensis kompleks (CKY).

Undersøgelsen er publiceret i tidsskriftet Plant Diversity .

"Vi fandt store genom-omlejringer på tværs af alle Corylus-arter og identificerede artsspecifikke udvidede genfamilier i C. chinensis, der kan være involveret i tilpasning," siger co-korresponderende forfatter Zhaoshan Wang. "Befolkningsgenomik afslørede, at både CCH og CKY havde divergeret i to genetiske afstamninger, hvilket dannede et konsekvent mønster af sydvest-nordlig differentiering (SW vs. N)."

Specifikt antydede demografiske slutninger, at populationsstørrelsen af ​​de smalle SW-slægter (CCH_SW og CKY_SW) faldt kontinuerligt siden slutningen af ​​Miocæn, mens de udbredte N-slægter forblev stabile (CCH_N) eller endog genvundet (CKY_N) fra befolkningsflaskehalse under kvartærtiden.

Sammenlignet med CKY viste CCH sammenlignelig genomisk diversitet og heterozygositet, men højere indavlsniveauer målt ved kørsler af homozygositet. CCH bar imidlertid betydeligt færre skadelige mutationer end CKY, da mere effektiv udrensningsudvælgelse reducerede akkumuleringen af ​​homozygote varianter.

"Vi har også opdaget signifikante signaler om positiv selektion og adaptiv introgression i forskellige afstamninger, hvilket lettede akkumulering af gunstige varianter og dannelse af lokal tilpasning. Derfor kunne begge typer selektion og eksogen introgression have mildnet indavl og lettet overlevelse og persistens af udkrydsende CCH. ," tilføjer Wang.

Samlet set giver undersøgelsen kritisk indsigt i afstamningsdifferentieringen, lokal tilpasning og potentialet for fremtidig genopretning af truede træer.

Flere oplysninger: Zhen Yang et al, Conservation genomics giver indsigt i genetisk modstandsdygtighed og tilpasning af den truede kinesiske hasselnød, Corylus chinensis, Plant Diversity (2024). DOI:10.1016/j.pld.2024.03.006

Leveret af KeAi Communications Co.