Utrotningshotade arter kännetecknas ofta av kraftig befolkningsminskning eller till och med nästan utrotningsstatus under sin demografiska historia. Sådana hot härrör vanligtvis från historiska klimatförändringar och mänskliga aktiviteter.
För små, isolerade populationer kan genetisk drift leda till inavelsdepression, erosion av genetisk mångfald och ackumulering av skadliga mutationer, vilket ytterligare minskar den adaptiva potentialen och ökar risken för utrotning när man står inför flyktiga naturliga livsmiljöer eller klimat. Att klargöra den demografiska historien för hotade arter och genomerosionens inverkan på hotet är grundläggande för att implementera effektiv förvaltning och bevarande.
Corylus chinensis (CCH), den kinesiska hasselnöten, var allmänt spridd över Asien under tertiärperioden. Men den är nu hotad och distribueras endast disjunktivt i de mellanhöga bergen i subtropiska Kina. Dess genetiska egenskaper, demografiska historia och adaptiva potential förblir i stort sett okända.
För detta ändamål genererade ett team av forskare från Kina det första genomet på kromosomnivå av den hotade C. chinensis, utförde genomik och bevarande genomikstudier och jämförde de genomiska signaturerna av befolkningskollaps, lokal anpassning och genetisk återhämtning med dess sympatiska utbredda C. kwechowensis–C. yunnanensis komplex (CKY).
Studien är publicerad i tidskriften Plant Diversity .
"Vi hittade stora genomomarrangemang över alla Corylus-arter och identifierade artspecifika utökade genfamiljer i C. chinensis som kan vara inblandade i anpassningen", säger medkorrespondent författare Zhaoshan Wang. "Befolkningsgenomik avslöjade att både CCH och CKY hade divergerat i två genetiska linjer, vilket bildar ett konsekvent mönster av sydväst-nordlig differentiering (SW vs N)."
Specifikt antydde demografisk slutledning att populationsstorleken för de smala SW-linjerna (CCH_SW och CKY_SW) minskade kontinuerligt sedan sent miocen, medan de utbredda N-linjerna förblev stabila (CCH_N) eller till och med återhämtade sig (CKY_N) från populationsflaskhalsar under kvartären.
Jämfört med CKY visade CCH jämförbar genomisk mångfald och heterozygositet, men högre inavelsnivåer mätt med körningar av homozygositet. CCH bar dock betydligt färre skadliga mutationer än CKY, eftersom effektivare reningsselektion minskade ackumuleringen av homozygota varianter.
"Vi upptäckte också signifikanta signaler om positiv selektion och adaptiv introgression i olika linjer, vilket underlättade ackumuleringen av gynnsamma varianter och bildandet av lokal anpassning. Därför kunde både typer av selektion och exogen introgression ha mildrat inavel och underlättat överlevnad och persistens av att passera ut CCH ", tillägger Wang.
Sammantaget ger studien kritiska insikter om differentieringen av härstamning, lokal anpassning och potential för framtida återhämtning av utrotningshotade träd.
Mer information: Zhen Yang et al, Conservation genomics ger insikter i genetisk motståndskraft och anpassning av den hotade kinesiska hasselnöten, Corylus chinensis, Plant Diversity (2024). DOI:10.1016/j.pld.2024.03.006
Tillhandahålls av KeAi Communications Co.
