官方网站-首页

【导语】红马银花（Rhododendron vialii），一种杜鹃花属马银花组的珍稀植物，以其独特的红色管状漏斗形花冠和新叶，展现出极高的观赏和育种价值。然而，由于人类活动，其栖息地破碎化严重，种群规模缩减，被列为云南省重点保护野生植物。为了深入了解红马银花的保护现状，中国科学院昆明植物研究所的研究团队基于高质量单倍型基因组，对其进行了全面的群体重测序研究。研究揭示了红马银花的遗传多样性和种群结构，并指出气候快速变化对其生存构成的威胁。未来，保护策略将侧重于边缘种群，强调迁地保护与就地保护相结合，以确保这一珍稀物种的存续。该研究不仅为红马银花的保护提供了科学依据，也为其他极小种群野生植物的保护基因组学研究提供了参考框架。

红马银花Rhododendron vialii为杜鹃花属马银花组植物，具有该组内特有的红色管状漏斗形花冠，且新叶为红色，具有极高观赏价值和育种潜力。森林砍伐、农业活动及非法采挖导致该物种栖息地破碎化严重，除个别种群外(wài)，大(dà)多(duō)数(shù)种(zhǒng)群(qún)规(guī)模(mó)较(jiào)小(xiǎo)且(qiě)成(chéng)熟(shú)个(gè)体(tǐ)较(jiào)少(shǎo)，因(yīn)此(cǐ)被(bèi)纳(nà)入(rù)《云(yún)南(nán)省(shěng)极(jí)小(xiǎo)种(zhǒng)群(qún)野(yě)生(shēng)植(zhí)物(wù)拯(zhěng)救(jiù)保(bǎo)护(hù)规(guī)划(huà)（2021–2030年(nián)）》和(hé)《云(yún)南(nán)省(shěng)重(zhòng)点(diǎn)保(bǎo)护(hù)野(yě)生(shēng)植(zhí)物(wù)名录(lù)》（2023版(bǎn)）中(zhōng)进(jìn)行(xíng)优(yōu)先(xiān)研(yán)究(jiū)保(bǎo)护(hù)。尽(jǐn)管(guǎn)如(rú)此(cǐ)，其(qí)种(zhǒng)群(qún)现(xiàn)状(zhuàng)和(hé)濒(bīn)危(wēi)机(jī)制(zhì)仍(réng)不(bù)明(míng)确(què)，难(nán)以(yǐ)有(yǒu)效(xiào)支(zhī)撑(chēng)未(wèi)来(lái)开(kāi)展(zhǎn)综(zōng)合(hé)保(bǎo)护(hù)行(xíng)动(dòng)。

中(zhōng)国(guó)科(kē)学(xué)院(yuàn)昆(kūn)明(míng)植(zhí)物(wù)研(yán)究(jiū)所(suǒ)极(jí)小(xiǎo)种(zhǒng)群(qún)野(yě)生(shēng)植(zhí)物(wù)综(zōng)合(hé)保(bǎo)护(hù)团(tuán)队(duì)基(jī)于(yú)前(qián)期(qī)发(fā)表(biǎo)的(de)红(hóng)马(mǎ)银(yín)花(huā)高(gāo)质(zhì)量(liàng)单(dān)倍(bèi)型(xíng)基(jī)因(yīn)组(zǔ)，进(jìn)行(xíng)了(le)全面(miàn)的(de)调(diào)查(chá)采样(yàng)，对(duì)其(qí)整(zhěng)个(gè)分(fēn)布(bù)范(fàn)围(wéi)内(nèi)的(de)21个(gè)分(fēn)布(bù)点(diǎn)、102个(gè)样(yàng)品(pǐn)开(kāi)展(zhǎn)群(qún)体(tǐ)重(zhòng)测(cè)序(xù)研(yán)究(jiū)。研(yán)究(jiū)表(biǎo)明(míng)，红(hóng)马(mǎ)银(yín)花(huā)至(zhì)少(shǎo)包(bāo)含(hán)5个谱系。虽然龟谷种群基于非连锁数据集和中性数据集均显示为遗传混合背景，但适应性数据集则将其划分为单独的谱系。

图1 红马银花的形态特(tè)征(zhēng)、栖(qī)息(xi)地(de)和(hé)分(fēn)布(bù)范(fàn)围

红马银花群体间分化主要受地理隔离、地形和局域适应性驱动。对比同样使用全基因组重测序分析的极度濒危物种朱红大杜鹃（1.52e-2 vs. 1.94e-3），红马银花的遗传多样性并不低，暗示遗传多样性水平不是其受威胁的主要原因。第四纪气候震荡导致了反复的遗传瓶颈，可能是红马银花边缘种群规模较小的原因。普洱种群较小的种群规模可能与近交导致的有害突变积累有关，而中部种群规模收缩更可能与近(jìn)期(qī)人(rén)类(lèi)活(huó)动(dòng)有(yǒu)关。未(wèi)来(lái)，气(qì)候(hou)快(kuài)速(sù)变(biàn)化(huà)使(shǐ)红(hóng)马(mǎ)银(yín)花(huā)不(bù)同(tóng)种(zhǒng)群(qún)面(miàn)临(lín)不(bù)同(tóng)的(de)气(qì)候(hou)压(yā)力(lì)，导(dǎo)致(zhì)其(qí)潜(qián)在(zài)的(de)适(shì)宜(yi)生(shēng)境(jìng)剧(jù)烈(liè)收缩与破碎化，特别是边缘种群基因组脆弱性更高，高海拔地区预计将保留更多适宜生境。

图2 基于非连锁的SNP数据集和假定的适应性SNP数据集所推断的红马银花的种群结构

根据上述结果，研究认为应重点关注边缘种群（极小、隔离、独特的遗传背景，未来存在较大灭绝风险），需要构建迁地保护为主、保护小区为辅的就地保护措施。此外，龟谷种群应被视为适应性单元，加强就地保护管理，以保存其独特的适应性。

图3 基于所有SNP和环境适应性SNP预测的未来情景下红马银花的基因组脆弱性

本研究为其他极小种群野生植物保护基因组学研究提供了坚实的框架和参考，强调借助多种基因组数据集有助于理解遗传结果并合理划分保护单元（需综合考虑地理分布以及保护管理的便捷性）；种群历史和突变负荷的分析有助于从演化角度实施优先保护和遗传拯救；生态位模型和基因组偏移分析有助于预测未来生存威胁，确定气候变化下潜在适生区的转变和受影响空间范围。不同保护单元需分别评估受威胁状况，最终实施“一种群一策略”的精准保护。

该研究以“Conservation genomics of a threatened subtropical Rhododendron species highlights the distinct conservation actions required in marginal and admixed populations”为题发表在国际植物学主流期刊The Plant Journal上。中国科学院昆明植物研究所博士研究生常宇航为论文的第一作者，孙卫邦研究员和马永鹏研究员为共同通讯作者，昆明植物研究所副研究员刘德团、博士研究生张仁纲、刘阳、陶丽丹和硕士研究生刘宇航（已毕业）也参与了该项目。研究得到了国家重点研发计划（2024YFF1307400; 2017FY100100）、云南省重点研发计划（202403AC100028）、云南省科技特派团项目（2022SJ07X-03）和中国科学院“西部之光”等项目的资助。