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　　橫斷山（中國西南山地）是全球生物多樣性熱點地區(qū)之一，具有豐富的生物多樣性，尤其是高山植物多樣性極為顯著。解釋橫斷山生物多樣性成因假說之一是橫斷山的快速隆升造成復(fù)雜的地形地貌、多樣的生境和劇烈的氣候波動等因素的作用導(dǎo)致物種種群的隔離和分化，進(jìn)而促進(jìn)物種形成。 

　　為驗證這個假說，中國科學(xué)院昆明植物研究所青藏高原-喜馬拉雅植物多樣性形成與演變團(tuán)隊孫航研究組、陳家輝研究組，植物基因組演化與基因功能發(fā)掘團(tuán)隊楊永平研究組聯(lián)合云南師范大學(xué)、北京大學(xué)、法國國家農(nóng)業(yè)研究院（INRA）、英國圣安德魯斯大學(xué)（University of St. Andrews）、北京源宜基因科技有限公司，以橫斷山地區(qū)典型的高山冰緣帶植物-呈天空島分布模式的楊柳科柳屬墊狀植物小墊柳（Salix brachista，英文名Cushion willow）-為研究對象，使用二代（Illumina）、三代（PacBio+Nanopore）以及染色體構(gòu)象捕獲技術(shù)（Hi-C）等手段獲取了小墊柳一個雌性個體的染色體級別的高質(zhì)量參考基因組，基因組組裝約340Mb，contig N50為9.5Mb，scaffold N50為17.9Mb。以此為參考基因組對涵蓋小墊柳分布區(qū)的14個種群的77個個體進(jìn)行了全基因組重測序，獲得了約160萬個高質(zhì)量單核苷酸變異位點（SNP），在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了小墊柳遺傳多樣性、遺傳結(jié)構(gòu)、演化模式等群體遺傳學(xué)和演化分析。 

　　研究結(jié)果表明：小墊柳具有顯著的種群分化，盡管其具有長距離傳播的能力，但種群間的基因流微弱。小墊柳自晚中新世以來的群體波動與劇烈的氣候波動耦合。天空島效應(yīng)、多樣而異質(zhì)的生境和氣候波動可能是驅(qū)動小墊柳種內(nèi)群體分化的重要因素。小墊柳的擴張基因家族和快速演化基因家族顯著的富集到DNA修復(fù)和花青素合成等通路，這些通路可能與高海拔地區(qū)強烈的紫外輻射導(dǎo)致的DNA損傷的修復(fù)相關(guān)。小墊柳的15號染色體與其它柳屬相比具有大量的大片段重組事件，說明柳屬的性別決定區(qū)域的演化是動態(tài)的，具有物種特異性，其性染色體的演化尚未完成。自然選擇在小墊柳高、低海拔群體中的作用區(qū)域和強度都具有顯著的差異，說明分布于橫斷山區(qū)海拔高差大、生境多樣而異質(zhì)的物種可能在自然選擇的作用下發(fā)生種下的種群分化。 

　　該研究成果于2019年11月19日以“Genome-wide analysis of Cushion willow providesinsights into alpine plant divergence in abiodiversity hotspot”為題在Nature Communications在線發(fā)表。昆明植物研究所陳家輝副研究員、云南師范大學(xué)黃媛副教授、INRA的Benjamin Brachi博士、源宜基因云權(quán)正、張仁綱為共同第一作者，昆明植物所孫航研究員、楊永平研究員、陳家輝副研究員和圣安德魯斯大學(xué)Richard Abbott教授為共同通訊作者。該研究得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（XDA 20050203）、國家重點研發(fā)計劃（2017YF0505200）、國家自然科學(xué)基金（31590823、31670198、31560062）、昆明植物研究所自主部署重大專項（KIB2016005）、中國科學(xué)院青年促進(jìn)會等項目資助。 

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圖1 小墊柳植物圖片及其天空島分布模式和取樣點 

圖2 小墊柳群體遺傳學(xué)分析 

圖3 小墊柳自然選擇分析