紅馬銀花(Rhododendron vialii)隸屬杜鵑花屬馬銀花組，具有該組內(nèi)特有的紅色管狀漏斗形花冠，且新葉為紅色，具有極高觀賞價值和育種潛力。森林砍伐、農(nóng)業(yè)活動及非法采挖導(dǎo)致該物種棲息地破碎化嚴重，除個別種群外，大多數(shù)種群規(guī)模較小且成熟個體較少。因此被納入《云南省極小種群野生植物拯救保護規(guī)劃(2021–2030年)》和《云南省重點保護野生植物名錄》(2023版)中進行優(yōu)先研究保護。盡管如此，其種群現(xiàn)狀和瀕危機制仍不明確，難以有效支撐未來開展綜合保護行動。

中國科學(xué)院昆明植物研究所極小種群野生植物綜合保護團隊基于前期發(fā)表的紅馬銀花高質(zhì)量單倍型基因組，進行了全面的調(diào)查采樣。對其整個分布范圍內(nèi)的21個分布點、102個樣品開展群體重測序研究。研究表明紅馬銀花至少包含5個譜系。另外發(fā)現(xiàn)雖然龜谷種群基于非連鎖數(shù)據(jù)集和中性數(shù)據(jù)集均顯示為遺傳混合背景，但適應(yīng)性數(shù)據(jù)集則將其劃分為單獨的譜系。紅馬銀花的群體間分化主要受地理隔離、地形和局域適應(yīng)性驅(qū)動。對比同樣使用全基因組重測序分析的極度瀕危物種朱紅大杜鵑(1.52e-2 vs. 1.94e-3)，紅馬銀花的遺傳多樣性并不低，暗示遺傳多樣性水平不是其受威脅的主要原因。第四紀氣候震蕩導(dǎo)致的反復(fù)遺傳瓶頸可能是邊緣種群規(guī)模較小的原因。普洱種群較小的種群規(guī)模可能與近交導(dǎo)致的有害突變積累有關(guān)，而中部種群規(guī)模收縮更可能與近期人類活動有關(guān)。未來氣候快速變化將導(dǎo)致紅馬銀花的潛在適宜生境劇烈收縮與破碎化，高海拔地區(qū)預(yù)計將保留更多適宜生境。不同種群面臨不同的氣候壓力，特別是邊緣種群基因組脆弱性更高。根據(jù)上述分析結(jié)果，研究認為應(yīng)重點關(guān)注邊緣種群(極小、隔離、獨特的遺傳背景，且未來存在較大滅絕風險)，需要進行遷地保護為主以及構(gòu)建保護小區(qū)為輔的就地保護。此外，龜谷種群應(yīng)被視為適應(yīng)性單元加強就地保護管理，以保存其獨特的適應(yīng)性。

該研究強調(diào)借助多種基因組數(shù)據(jù)集有助于理解遺傳結(jié)果并合理劃分保護單元。同時，在劃定保護單元時，需要綜合考慮地理分布以及保護管理的便捷性。種群歷史和突變負荷的分析有助于從演化角度實施優(yōu)先保護和遺傳拯救。另外，生態(tài)位模型和基因組偏移分析有助于預(yù)測未來生存威脅，確定氣候變化下潛在適生區(qū)的轉(zhuǎn)變和受影響空間范圍。不同保護單元需分別評估受威脅狀況，最終實施“一種群一策略”的精準保護。該研究為其他極小種群野生植物保護基因組學(xué)研究提供了堅實的框架和參考。

近日，該研究以Conservation genomics of a threatened subtropical Rhododendron species highlights the distinct conservation actions required in marginal and admixed populations為題發(fā)表在國際植物學(xué)主流期刊The Plant Journal上。中國科學(xué)院昆明植物研究所博士研究生常宇航為論文的第一作者，孫衛(wèi)邦研究員和馬永鵬研究員為共同通訊作者，昆明植物研究所副研究員劉德團、博士研究生張仁綱、劉陽、陶麗丹和碩士研究生劉宇航(已畢業(yè))也參與了該項目。研究得到了國家重點研發(fā)計劃(2024YFF1307400; 2017FY100100)、云南省重點研發(fā)計劃(202403AC100028)、云南省科技特派團項目(2022SJ07X-03)和中國科學(xué)院“西部之光”等項目的資助。

圖1 紅馬銀花的形態(tài)特征、棲息地和分布范圍

圖2 基于非連鎖的SNP數(shù)據(jù)集和假定的適應(yīng)性SNP數(shù)據(jù)集所推斷的紅馬銀花的種群結(jié)構(gòu)

圖3 基于所有SNP和環(huán)境適應(yīng)性SNP預(yù)測的未來情景下紅馬銀花的基因組脆弱性