海洋所首次報道海草中的隱存種
近日,中國科學院海洋研究所海洋牧場構(gòu)建原理與工程技術(shù)團隊首次報道海草中的隱存種,相關(guān)成果以“Uncovering the Nanozostera japonica species complex suggests cryptic speciation and underestimated seagrass diversity”為題,發(fā)表于植物學領(lǐng)域國際期刊New Phytologist。
作為沿海生態(tài)系統(tǒng)的基石物種,海草在全球生態(tài)系統(tǒng)中扮演著重要角色。然而其在全球范圍內(nèi)僅被記錄約70個物種,極低的物種數(shù)量與其生態(tài)重要性形成了鮮明對比。研究團隊通過大尺度采樣與種群基因組學分析,首次發(fā)現(xiàn)并證實廣泛分布于西北太平洋的海草—日本鰻草(Nanozostera japonica=Zostera japonica)內(nèi)部存在隱存種。這一發(fā)現(xiàn)提示全球范圍內(nèi)的海草物種多樣性可能被低估,隨著海草種群基因組學研究的不斷深入,未來可能在更多海草中發(fā)現(xiàn)隱存種,從而幫助解答海草物種多樣性極低的謎題。

采樣分布范圍和基于全基因組SNP的種群遺傳結(jié)構(gòu)
日本鰻草是目前全球少數(shù)能夠縱跨溫帶與熱帶—亞熱帶沿海分布的海草物種。該種原本僅分布于西北太平洋,20世紀初通過牡蠣運輸活動擴散至北美太平洋沿岸。前期,研究團隊利用微衛(wèi)星等傳統(tǒng)分子標記方法系統(tǒng)評估了全球日本鰻草的種群遺傳結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)所有種群在遺傳上顯著分化為南北兩個分支(Zhang et al., 2024),因而推測其內(nèi)部可能存在隱存種。
為驗證這一假設(shè),研究團隊首先組裝了我國南北方日本鰻草兩個染色體水平的高質(zhì)量參考基因組,并對西太平洋地區(qū)的17個地理種群進行了全基因組重測序。種群基因組學分析結(jié)果顯示,南北兩個遺傳分支的分化時間約為4.16 Ma;相比之下,南方分支與歐洲姐妹種諾氏鰻草的分化時間更短,為2.67 Ma。此外,團隊還利用創(chuàng)新的基因組數(shù)據(jù)分析方法,在南北分支的接觸區(qū)發(fā)現(xiàn)了少量雜交個體,且這些個體的遺傳狀態(tài)僅表現(xiàn)為第一代雜交后代(F1)或三倍體,這一發(fā)現(xiàn)為生殖隔離的存在提供了有力證據(jù)。進一步比較基因組學分析揭示,兩個遺傳分支間存在一個長達42 Mb的染色體倒置,且倒置區(qū)在兩個分支間固定為不同的純合狀態(tài),可能是生殖隔離形成的重要機制之一。因此,當前定義的日本鰻草實際包含兩個獨立的物種。研究成果為海草分類與保護策略的制定提供了重要的科學依據(jù)。

南北雜交后代僅包含F(xiàn)1(二倍體)和三倍體
中國科學院海洋研究所張曉梅副研究員、德國亥姆霍茲基爾海洋研究中心于磊博士、中國科學院海洋研究所李玉龍副研究員為論文共同第一作者,中國科學院海洋研究所周毅研究員和德國亥姆霍茲基爾海洋研究中心Thorsten B. H. Reusch教授為共同通訊作者。研究工作得到國家自然科學基金項目、國家重點研發(fā)計劃、國家科技基礎(chǔ)性工作專項等項目資助。
論文信息:
Zhang Xiaomei#, Yu Lei#, Li Yu-Long#, Suonan Zhaxi, Komatsu Teruhisa, Qiu Guanglong, Xu Shaochun, Yue Shidong, Xu Min, Wang Feng, Zhang Yu, Lee Kun-Seop, Liu Jin-Xian, Zhou Yi*, Reusch B. H. Thorsten*. Uncovering the Nanozostera japonica species complex suggests cryptic speciation and underestimated seagrass diversity. New Phytologist, 2025, https://doi.org/10.1111/nph.70355
Zhang Xiaomei, Li Yu-Long, Kaldy E. James, Suonan Zhaxi, Xu Shaochun, Xu Min, Wang Feng, Komatsu Teruhisa, Lee Kun-Seop, Liu Jin-Xian*, Zhou Yi*. Population genetic patterns across the native and invasive range of a widely distributed seagrass: Phylogeographic structure, invasive history and conservation implications. Diversity and Distributions, 2024, 30(3): e13803. https://doi.org/10.1111/ddi.13803
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