【碳减排】自然杂交降低了对气候变化的脆弱性

原文信息

题    目：Natural hybridization reduces vulnerability to climate change

作    者：Chris J. Brauer，Jonathan Sandoval-Castillo，Katie Gates， Beheregaray  et al.

期    刊：Nature Climate Change

时    间：2023.01.30

一作单位：Molecular Ecology Lab, Flinders University, Bedford Park, South Australia, Australia.

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41558-022-01585-1

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研究背景

在气候变化下，无法通过范围转移追踪生态位的物种在很大程度上依赖于遗传变异来适应和生存。基因组脆弱性预测用于识别缺乏必要变异的种群，特别是在气候相关基因上。然而，杂交作为新型适应性变异的来源，在基因组易感性研究中通常被忽视。该研究估计了澳大利亚湿热带地区海拔梯度上近亲彩虹鱼物种的环境生态位模拟和基因组脆弱性，基因渐渗和适应性基因组区域之间的杂交种群对预测气候的脆弱性降低。

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研究结果

该研究探索了一个理想的生物地理情景，涉及澳大利亚东北部湿热带生物区特有的彩虹鱼，以评估自然杂交是否会影响气候变化的脆弱性。在研究中，将四种范围狭窄的物种称为狭窄地方彩虹鱼（ner），广泛分布的叫M.splendida。该研究检查了13734个单核苷酸多态性（SPN）位点，以揭示代表五个物种的344个个体之间广泛杂交和渐渗模式（如图1）。超过98%的SNP映射到24条伪染色体中的一条，并且均匀分布。遗传多样性的估计值在不同物种和不同采样点之间存在差异，但显著升高。总体而言，该研究发现支持狭窄地方性物种和M.splendida之间的接触可能很长一段时间内反复发生的假设。

基于M.splendida和ner(M.eachamensis、M.utcheensis、Malanda和Tully)在最暖月份最高温度和最冷季度降水的环境生态位模型很好地拟合了当前物种分布。在整个全新世，ner的适宜栖息区域保持稳定，与它们最近的历史一直范围相似。整个全新世证实了一大片高生境适宜性的区域，而基于2070年气候预测的ENMS表明，大部分该区域可能仍然适合该物种（图2）。

图3根据GEA分析、气候变化模型和基因脆弱性分析共同展示了气候变化对国家的威胁。在考虑相关变量后，GEA分析保留了最暖月份的最高温度和最冷季度的降水。环境生态位PAC强调，与ner相比，M.splendida占据的环境包膜要大得多。与高地物种相比，低地物种M.utcheensis生活在更温暖、更潮湿的环境中，而高地物种只能生活在更凉爽的环境中（图3a）。

根据当前环境和观察到的候选自适应等位基因频率进行模型校准，得到8个种群，在最终脆弱性估计中没有考虑到模型表现较差的种群。之后预测剩余28个采样点的历史（图4a）和预测的为来年环境（图4b）的等位基因频率。M.splendida祖先是基因组脆弱性的合理预测因子，这支持了M.splendida的入侵可能为记忆受气候变化影响的ner物种提供进化拯救作用的假设（图4c）。对每个物种的候选基因座的等位基因频率进行了估计，并对纯种群和杂交种群中缺失适应性等位基因的基因座百分比进行了汇总（图4d）。

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编者按

该研究基因组脆弱性评估显示，与适应温暖的广泛物种进行渐进杂交的狭窄地方性充裕种群对气候变化的基因组脆弱性也有所降低。这支持了自然进化拯救可能会缓和气候变化对这些种群的影响下的假设。该研究强调了杂交种群的保护价值，并举例说明了适应性渐渗如何有助于对受气候变化威胁的物种进行自然进化拯救。

转自：“西农RE学术社”微信公众号

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