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蒜頭果（Malania oleifera）隸屬于鐵青樹科蒜頭果屬，是我國特有的珍稀瀕危孑遺植物，僅殘存于云南東南部和廣西西部的喀斯特地區(qū)，因其種子富含神經(jīng)酸而具有極高經(jīng)濟和藥用價值。由于其種群小且生境破碎化嚴重，蒜頭果在《云南省極小種群物種規(guī)劃綱要（2010-2020）和緊急行動計劃（2010-2015）》中被列為急需采取緊急拯救保護行動的極小種群野生植物，也是國家二級重點保護野生植物。中國科學院昆明植物研究所極小種群野生植物綜合保護團隊通過基于前期發(fā)表的蒜頭果高質(zhì)量基因組，對蒜頭果整個分布范圍內(nèi)的16個種群165個個體開展了全基因組重測序，揭示了蒜頭果極小種群格局形成的原因，并評估了未來氣候變化下可能的基因組偏移(genomic offset)和生態(tài)位適應性改變。

盡管蒜頭果分布狹窄，基于所有位點和中性位點的種群遺傳結構分析都顯示蒜頭果包含14個遺傳組分，除了曙光、睦倫、鳳山和凌云種群，其余種群相對純和，與其他種群沒有或只有輕微的遺傳混合?；谶m應性位點的種群結構最佳K=10，睦倫和八寶種群、板蚌和壩美種群、者苗和樂業(yè)種群分別具有相同的遺傳組分，暗示這些種群可能具有相似的適應性（圖1）。雖然蒜頭果維持了相對較高的遺傳多樣性（θπ= 3.87×10?3），但舊莫、南屏和壩美種群相比于其他種群遺傳多樣性較低且具有很嚴重的近期近交，嚴重近交還導致了有害突變的積累，增加了遺傳負荷。同時，這三個種群與其他種群具有很大的遺傳分化，如果不進行遺傳拯救(如輔助基因流)，可能會加劇其種群滅亡（圖2）。總的來說，反復的瓶頸事件、近期的近交(推測發(fā)生在約490年前)和強烈的人為破壞加劇了蒜頭果的瀕危狀態(tài)和生境破碎化程度。此外，科研人員還對蒜頭果的未來分布區(qū)進行了預測。結果表明，與當前的分布范圍相比，2100年蒜頭果潛在適宜分布區(qū)將減少71.15%（SSP126情景）和98.79%（SSP585情景）。梯度森林結果表明，分布在較低海拔（廣西西部一帶）的蒜頭果種群表現(xiàn)出更大的遺傳偏移，暗示這些種群更容易受到未來極端氣候的影響（圖3）。

以上結果為劃分蒜頭果管理單元和適應性單元提供了科學參考，為確定遺傳拯救優(yōu)先群體提供了理論依據(jù)。同時，科研人員強調(diào)了基因組脆弱性評估、生態(tài)位模擬和景觀基因組學在科學制定極小種群野生植物保護行動中的重要性。

近日，該研究以Genomic insights into endangerment and conservation of the garlic-fruit tree (Malania oleifera),a plant species with extremely small populations為題在線發(fā)表于國際期刊GigaScience。中國科學院昆明植物研究所已畢業(yè)碩士研究生沈元婷、博士研究生陶麗丹和張仁綱為共同第一作者，馬永鵬研究員、孫衛(wèi)邦研究員為共同通訊作者。碩士研究生姚剛（已畢業(yè)）和周敏潔參與了部分工作。該研究獲得云南省自然科學基金重點項目、中國科學院“西部之光”計劃、云南省興滇人才計劃和云南省科技特派團項目的資助。

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圖1. （a）蒜頭果采樣分布點、（b-d）基于適應性位點的種群結構、PCA和進化樹

圖2. （a）蒜頭果不同種群FROH比較、（b）ROH長度在種群中的分布、（c）不同種群中純和衍生有害突變的比例、（d）0-fold/4-fold雜合率和基因間區(qū)雜合率的關系

圖3.?基于所有SNP（a、b）和環(huán)境適應性SNP（c、d）預測的未來情景下蒜頭果的基因組脆弱性