中科院团队发现：繁殖特征替代驱动西藏齿突蟾物种形成
中科院团队发现：繁殖特征替代驱动西藏齿突蟾物种形成
中国科学院成都生物研究所谢锋研究员团队在西藏齿突蟾复合体遗传格局研究方面取得重要进展，揭示了本地适应与繁殖特征替代在物种多样化过程中的关键作用。
进化生物学研究的核心问题之一是理解地理隔离和生态选择背后的进化机制，以及这些机制如何塑造种内遗传分化、变异积累并最终影响物种共存模式。本地适应和特征替代作为理解物种从种下差异积累到种间差异维持的关键机制，在物种多样化进程中起到重要作用。
西藏齿突蟾复合体（Scutiger boulengeri complex）广泛分布在青藏高原，横跨喜马拉雅北部、横断山和岷山山系，系高原山地溪流中特有的高海拔适应类群。中国科学院成都生物研究所谢锋研究员带领的团队以该类群为研究体系，通过多年野外调查和全面采样，结合基因组学数据及文献资料等，解析了西藏齿突蟾复合体基因组层面的系统发育关系，拟合并更新了种群历史动态和基因流信息，基于参考基因组，运用基因扫描对跨染色体尺度的遗传分化水平检测，整合选择清除分析对高低海拔分布的齿突蟾受本地适应选择的基因检测，进一步结合同域分布物种繁殖特征（内侧胸部刺团）在同域和异域物种的分异，筛选和注释了特征差异显著的同域物种对（刺胸齿突蟾和西藏齿突蟾QTP支系）中关键的差异基因。
该研究实现了三个方面的突破：
- 利用基因组数据解决长期存在的关于西藏齿突蟾是否单系成种的争议，对以往基于线粒体基因片段或少量核基因分析提出的并系或多系解释进行了全面的澄清（图1）。
- 揭示了繁殖特征替代在该属物种形成尤其在近缘种功能特征分化和物种共存中具有重要作用（图2）。
- 发现高海拔适应候选基因LONP2与孙艳波 等（2018）报道的高海拔适应倭蛙属和沙蜥属趋同进化基因一致，但部分基因可能属于不同测序技术下检测到的新基因（图3）。同域繁殖特征替代相关基因:ZNF536, NAF1, SPOCK3, NOL4分别与毛发形态、肥满度、胸部腺体等繁殖特征性状相关，这些性状背后的调控通路后续还需借助全基因组数据进一步核实。
此外，该研究还补充了先前由于数据限制导致的不足，其结果不仅表明线核遗传结构不一致是由杂交引起的，而且发现不完全谱系分选和生态选择对这一现象也有重要贡献。群体基因组学研究结果大幅提升了群体分化和融合时间与中国西部冰川形成和消退的时间的一致性，同时阐明了环境隔离和地理隔离都对遗传结构有贡献，而非单一因素起作用。该研究对未来开展本地特征适应与繁殖性状选择替代等相关物种形成和维持机制研究具有重要启示。
图1. 采样位点和线-核系统发育关系对比图
图2. 异域和同域谱系之间线性回归模型和胸刺面积差异对比图
图3. 跨染色体的基因扫描，筛选受选择位点，受基因在染色体上的分布和基因富集（西藏齿突蟾_青藏高原支系vs.西藏齿突蟾_岷山支系）
本研究以“The genetic architecture of local adaptation and reproductive character displacement in Scutiger boulengeri complex (Anura: Megophryidae)”为题，在线发表在国际生态学研究的著名期刊Molecular Ecology（一区top）。中国科学院成都生物研究所蔺秀琴博士为该论文第一作者，谢锋研究员为通讯作者。江建平研究员、严超超副研究员、首都师范大学史宗冈教授等合作者参与了此项研究。该研究得到国家自然基金青年项目（No. 32400362），中国博士后科学基金面上项目（2023M743415)，中国博士后科学基金国家资助 (GZC20232573)，第二次青藏高原综合科学考察研究计划 (STEP, 2019QZKK05010503)、生态环境部生物多样性调查评估项目 (2019HJ2096001006) 和四川省科技厅基础条件平台建设 (2019JDPT0020) 及中国生物多样性观测网络 (Sino BON) 等项目资助。
本文原文来自中国科学院成都生物研究所