我院董文攀-张志翔教授团队解析豆科锦鸡儿属耐旱适应性进化机制

近日，我院董文攀-张志翔教授团队在豆科锦鸡儿属耐旱适应性进化方面取得了新进展，研究成果以“Ancient hybridization drives arid adaptation and species diversification in Caragana (Fabaceae)”为题发表在植物学领域国际著名期刊New Phytologist（中科院一区，五年影响因子10.3）上。

杂交，即不同谱系间的生殖过程，是关键的进化驱动力。其通过重组遗传物质产生新组合，进而促进物种形成与适应。杂交驱动快速物种形成和适应性进化，常介导有益等位基因向受体群体的渗入，从而增强群体对环境挑战的适应性反应。尽管杂交常因负选择而产生不适应表型，但它也能增加表型变异并引发超亲分离现象，为进化提供新的适应潜能和物质基础。本研究以锦鸡儿属为研究对象，旨在阐明杂交对物种适应及物种多样化的影响。

本研究成功组装了树锦鸡儿（Caragana arborescens）染色体水平的基因组，并对锦鸡儿属73个物种的98个个体进行了全基因组重测序，样本覆盖该属所有分类组和系。基于系统发生基因组学重建与杂交分析，揭示了该属早期演化历史中存在多次古杂交事件。关键地，发生于晚渐新世干旱化时期的锦鸡儿组（sect. Caragana）与丽豆组（sect. Calophaca）祖先间的杂交，直接产生了后续其余五个主要谱系的共同祖先，并显著提升了该属的物种多样化速率。

基因组分析显示，古杂交区域显著富集与抗旱性相关的基因，涉及根系发育调控、渗透调节及激素信号传导（如脱落酸ABA、生长素）通路。关键基因家族（LEA、SULTR、NAC、NPF）在杂交谱系中表现出扩张与适应性进化加速的特征。环境数据进一步证实，杂交起源谱系的分布区干旱指数显著高于亲本谱系，直接支持了杂交渐渗与生境干旱适应性扩展的关联性。

综上，本研究结果表明，古杂交是驱动锦鸡儿属耐旱适应性创新与物种多样化的关键进化机制，为其在应对古气候干旱化过程中的快速辐射奠定了遗传基础。 该研究有力阐释了杂交在促进植物谱系成功定殖极端环境并繁衍兴盛方面的核心进化意义。

北京林业大学生态与自然保护学院已毕业的崔兴勇博士（现为中国科学院华南植物园博士后）为论文第一作者，董文攀副教授和张志翔教授为通讯作者。北京林业大学博士研究生李恩泽和何健博士、尚策副教授及复旦大学王亚超博士，南京师范大学钟伯坚教授和英国邱园Juan Viruel博士为共同作者。本研究得到科技部科技基础资源调查专项（2021FY100200）、国家重点研发项目（2019YFF0303202）的共同资助。

原文链接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.70360

作者：崔兴勇，董文攀

审核：张振明