郝兆东
Plant Communications:孤岛上近缘四倍体物种小草属植物维持物种分化
2020-9-19 09:57
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Maintenance of species differences in closely related tetraploid parasitic Euphrasia (Orobanchaceae) on an isolated island

第一作者Hannes Becher

第一单位爱丁堡大学

通讯作者Alex D. Twyford


 Abstract 


背景回顾Polyploidy is pervasive in angiosperm evolution and plays important roles in adaptation and speciation.


提出问题:However, polyploid groups are understudied due to complex sequence homology, challenging genome assembly, and taxonomic complexity. 


主要研究:Here we study adaptive divergence in taxonomically complex eyebrights (Euphrasia), where recent divergence, phenotypic plasticity, and hybridisation blur species boundaries.


研究对象:We focus on three closely-related tetraploid species with contrasting ecological preferences, and which are sympatric on Fair Isle, a small isolated island in the British Isles.


结果1-田间试验:Using a common garden experiment, we show a genetic component to the morphological differences present between these species. 


结果2-全基因组测序:Using whole genome sequencing and a novel k-mer approach we call “Tetmer”, we demonstrate that the species are of allopolyploid origin, with sub-genome divergence of approximately 5%.


结果3-物种形成与分化:Using ~2 million SNPs we show sub-genome homology across species, with very low sequence divergence characteristic of recent speciation. This genetic variation is broadly structured by species, with clear divergence of Fair Isle heathland E. micrantha, while grassland E. arctica and coastal E. foulaensis are more closely related.


结论:Overall, we show tetraploid Euphrasia are a system of allopolyploids of postglacial species divergence, where adaptation to novel environments may be conferred by old variants rearranged into new genetic lineages.


 摘  要 


多倍体普遍存在于被子植物演化长河中,并且对于物种适应与物种形成都具有非常重要的作用。但是,多倍体由于其序列组成比较复杂、基因组组装充满挑战、物种分类信息也比较困难,所以有关多倍体的研究其实还很浅显。本文中,作者研究了分类信息复杂的小米草属(Euphrasia)的适应性分化,该属植物由于分化时间短、表型可塑以及杂交使得物种间的界限不是很明显。作者对三个近缘的四倍体小米草属植物进行了深入研究,这些植物之间存在完全不一样的生态偏好,并且同属于不列颠群岛中一个孤立的小岛费尔岛上的物种。利用同样的种植试验,作者发现这些物种之间存在明显的遗传和形态上的差异。利用全基因组测序以及一个新的k-mer分析方法“Tetmer”,作者发现这些物种是异源多倍体起源,亚基因组分歧度约为5%。利用大约200万个SNPs,作者发现小米草属亚基因组同源区域具有非常低的序列分歧度,这是物种形成才不久的特征。这种遗传变异主要是以物种为单位,其中费尔岛荒地物种E. micrantha具有最明显的分化,而草原物种E. arctica和沿海物种E. foulaensis之间更加近缘。综上,作者的研究揭示了四倍体小米草属是冰川物种分化的异源多倍体系统,而通过古老变体的重排,形成新的遗传谱系,从而赋予其适应新环境的能力。


 通讯作者 


**Alex D. Twyford**


个人简介:

2008年,爱丁堡大学,学士;

2012年,爱丁堡大学,博士。


研究方向:

有花植物的物种分化与适应。


doi: 10.1016/j.xplc.2020.100105


Journal: Plant Communications

Published date: August 31, 2020

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