基因组测序揭示韩国特有灌木Sophora koreensis南方种群的低遗传多样性及边缘隔离现象

研究人员采用GBS（genotyping-by-sequencing）技术，针对韩国濒危特有种Sophora koreensis的12个南方种群开展遗传多样性研究，发现其存在显著杂合子缺失（P<0.001）和边缘种群（SC/SE/SF）的遗传隔离现象，揭示了地理与水文屏障对基因流（FST=0.3363）的阻碍作用，为保护该物种的独特基因型提供了关键科学依据。

　　

Sophora koreensis是一种仅分布于朝鲜半岛的特有落叶灌木，被世界自然保护联盟（IUCN）列为濒危（EN）物种。这种开着黄色蝶形花朵的小灌木，虽然能通过根茎进行克隆繁殖，但其自然种群中极低的结实率（0.0038）和幼苗存活率暗示着潜在的繁殖危机。更令人担忧的是，此前基于传统分子标记（如ISSR和等位酶）的研究已发现该物种遗传多样性偏低，但受限于技术手段，其全基因组水平的遗传结构始终未能阐明。韩国国立树木园的研究团队决定采用新一代测序技术，揭开这个"韩国项链荚果"的遗传密码，为保护行动提供精准导航。

为了全面评估Sophora koreensis的遗传现状，韩国国立树木园森林生物多样性研究部的科研人员对韩国南部的12个自然种群展开调查。他们运用基因组测序分型（GBS）技术，对92个个体进行全基因组SNP筛查，结合PCA（主成分分析）和屏障分析等生物信息学方法，绘制出该物种精细的遗传图谱。研究还特别关注了种群间的地理距离与遗传分化（F_ST）的相关性，并通过AMOVA（分子方差分析）量化了不同层次的遗传变异来源。

栖息地特征
调查显示，Sophora koreensis多生长在海拔169-561米的松栎混交林中，且意外偏好人工干扰区域（如森林采伐迹地）。种群面积悬殊，最小的SC种群仅8000平方米，而最大的SN种群达528,000平方米。这种破碎化的生境分布为其遗传研究埋下了伏笔。

遗传与克隆多样性水平
通过1,463个SNP的分析，研究者发现该物种存在惊人的遗传贫乏：平均观测杂合度（H_o）仅0.015，显著低于期望值（H_e=0.150，P<0.001），核苷酸多样性（π）也低至0.163。更触目惊心的是，位于分布区东南边缘的SC、SE、SF三个种群竟各自仅保留1个有效基因型，克隆多样性指标（如Shannon指数）全部归零，仿佛遗传荒漠中的孤岛。

遗传结构与分化
ADMIXTURE软件将92个个体划分为4个遗传群组，PCA结果则清晰显示出三个边缘种群与核心种群的明显分化。遗传距离矩阵显示，边缘种群间的平均F_ST高达0.3363，而地理距离与遗传分化呈显著正相关（Mantel检验R²=0.1625）。AMOVA揭示27.58%的遗传变异来自种群间分化，其中边缘种群的隔离贡献最大。研究者还通过Monmonier算法绘制出红色遗传屏障线，直观展现了水文与山脉对基因流的阻断效应。

这项发表在《Scientific Reports》的研究首次从全基因组尺度揭示了Sophora koreensis面临的遗传危机。边缘种群由于有效种群规模小且长期隔离，正经历严重的遗传漂变和近交衰退。研究者特别指出，熊蜂（Bombus diversus）等传粉者有限的觅食范围（通常1-2公里）加剧了花粉介导的基因流限制。为此，他们提出三项保护建议：强化整个分布区的栖息地保护、修复边缘种群生境连通性、建立定期遗传监测机制。这项研究不仅为理解"中心-边缘"假说（central-marginal hypothesis）提供了新案例，更警示我们：当克隆繁殖成为濒危植物的生存策略时，或许正加速其走向进化的死胡同。