西北高原所在骆驼蓬物种形成及适应性进化研究中取得新进展

杂交物种形成（Hybrid speciation）在植物进化过程中扮演着重要角色，为植物适应环境变化提供了关键的遗传变异来源。然而，现有研究多聚焦于已明确分类物种之间的遗传分化，而对介于物种与间断杂交实体（Intermittent and hybrid entities，IHEs）之间及其通过自然杂交驱动物种形成和适应性进化的机制关注较少。骆驼蓬属（Peganum L.）隶属于白刺科（Nitrariaceae）骆驼蓬亚科（Subfam. Peganoideae Engl.），该属共有4种，均为多年生草本植物。本课题组通过对中亚干旱区骆驼蓬属植物的长期野外考察，发现骆驼蓬（Peganum harmala L.）、多裂骆驼蓬（P. multisectum （Maxim.） Bobrov）和骆驼蒿（P. nigellastrum Bunge）三种植物的分布区呈现重叠且连续的特征，并在重叠区域内存在大量中间形态群体。这一独特的分布格局为研究杂交物种形成模式提供了理想的研究材料。

中国科学院西北高原生物研究所青藏高原植物适应与进化研究团队综合利用Illumina二代测序、Oxford Nanopore三代测序及Hi-C互作图谱技术，成功构建了多裂骆驼蓬的高质量染色体水平参考基因组（2n=2x=24，基因组大小为314.37 Mb）。基于中亚干旱区及其周边地区的广泛采样，本研究对骆驼蓬属及其中间形态类群的28个群体共284个个体进行了全基因组重测序。研究结果表明，骆驼蓬属起源于河西走廊地区，通过扩散作用和地理隔离形成了多裂骆驼蓬、骆驼蒿和骆驼蓬的异域物种形成。随后，这些物种再次扩散至河西走廊地区，通过频繁的基因交流演化出多种间断杂交实体。本研究首次在中亚干旱区揭示了骆驼蓬属的物种形成符合“混合-隔离-混合循环”（MIM cycles, Mixing-Isolation-Mixing cycles）的演化框架，解析了杂交物种形成的中间过渡阶段。此外，研究发现，间断杂交实体通过基因交流继承了亲本的优良性状（如DNA损伤修复能力和抗旱适应性），从而在自然选择中表现出显著的优势。通过对不同物种的转录组测序分析，进一步验证了间断杂交实体中与适应性进化相关的基因存在显著差异表达。本研究通过对中亚干旱区骆驼蓬属的系统性群体遗传学研究，揭示了其独特的物种形成模式，为杂交物种形成中间阶段的研究提供了重要的模式类群，并为物种与杂交种间的适应性进化机制提供了新的理论依据。

研究结果以“Integration of de novo chromosome-level genome and population resequencing of Peganum (Nitrariaceae): A case study of speciation and evolutionary trajectories in Arid Central Asia”为题，于2025年2月10日在Molecular Ecology Resources（中国科学院一区Top，IF₅=7.8）发表。西北高原所博士研究生徐浩为第一作者，西北高原所陈世龙研究员和张发起研究员为共同通讯作者。该工作得到了第二次青藏高原综合科学考察研究（STEP）、青海省重大科技专项、中国科学院-青海省三江源国家公园联合研究专项、中国科学院“西部之光”人才培养计划和青海省“昆仑英才”行动计划等项目资助。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/1755-0998.14078

骆驼蓬属的物种形成模式

分化基因组岛、选择性清除以及DNA损伤修复和蜡质合成通路的转录组表达