基于基因组学的金沙江与雅砻江软刺裸裂尻鱼遗传结构与适应性特征解析及其对青藏高原隆升的响应

为探究青藏高原隆升对软刺裸裂尻鱼（Schizopygopsis malacanthus）的影响，研究人员通过简化基因组测序（GBS）分析了金沙江（JSR）与雅砻江（YLR）13种群的遗传进化历史。研究发现JSR与YLR种群间存在高度遗传分化（FST>0.15），YLR种群遗传多样性（π、HE、HO）显著高于JSR，高海拔种群有效群体规模逐步扩张且适应性基因富集于DNA修复、光传导及能量代谢通路。该研究揭示了地质事件与气候变迁对高原鱼类演化的驱动机制，为高海拔物种保护提供了遗传学依据。

　　

青藏高原的隆升不仅塑造了亚洲的地貌格局，更对生物演化产生了深远影响。作为高原水域的特有鱼类，裂腹鱼类（Schizothoracine fishes）的分布与分化与地质变迁紧密关联。其中软刺裸裂尻鱼（Schizopygopsis malacanthus）作为高度特化的类群，其海拔分布范围（1818-4189米）远超其他近缘物种，成为研究地质运动与物种适应的理想模型。然而，以往研究多聚焦于年龄生长、肠道微生物等领域，对其种群遗传结构如何响应青藏高原隆升事件仍缺乏系统认知。

为填补这一空白，Yan等人在《BMC Genomics》发表了基于基因组学的研究，揭示了金沙江与雅砻江流域软刺裸裂尻鱼的遗传分化格局与适应性特征。研究人员通过简化基因组测序（GBS）技术对2017-2022年间采集的13个种群111个样本进行分析，利用BWA-MEM比对参考基因组，GATK进行变异检测，并通过VCFtools过滤获得高质量SNP位点。群体遗传分析采用π、H_O、H_E等参数评估多样性，通过PCA、NJ树和ADMIXTURE解析结构，PSMC模拟群体历史动态，并结合F_ST与θπ比值筛选适应性基因。

群体遗传多样性分析

结果显示所有种群核苷酸多样性（π）均高于0.005，表明整体遗传多样性较高。雅砻江种群的遗传多样性参数（H_E=0.1070, π=0.1131）显著高于金沙江种群（H_E=0.0459, π=0.0486），且海拔低于3000米的种群遗传多样性显著低于高海拔种群（P=0.002）。叶巴滩（YBT）和苏洼龙（SWL）种群多样性最低，暗示可能经历过瓶颈效应。

遗传分化与系统发育

种群间F_ST值范围达0.0043-0.8604，金沙江与雅砻江种群间分化指数（0.2409-0.8085）表明高度遗传分化（F_ST>0.15）。PCA与NJ树分析显示两大水系种群分别聚集成支，其中苏洼龙（SWL）和霍曲河（HQR）种群形成独立分支，达到亚种分化水平。群体结构分析（K=5）进一步证实五大类群的分化模式：霍曲河、苏洼龙、叶巴塘、甘孜-新龙-茶洛镇-朗多乡-仁达乡组合、以及岗托-通天河-奔达-班渡-金沙乡组合。

基因流与群体历史动态

基因流分析显示苏洼龙种群向霍曲河与甘孜种群存在基因交流，印证了古金沙江被古雅砻河袭夺的地质事件。PSMC分析表明除苏洼龙外，12个种群有效群体规模在青藏运动期（340-170万年前）和末次盛冰期（2.2万年前）经历两次锐减，而在全新世中期出现扩张，高海拔种群近期呈现缓慢扩张趋势。

环境适应性特征

通过F_ST与θπ联合分析发现，高海拔种群正选择基因显著富集于四类通路：DNA修复（嘌呤/嘧啶代谢、黑色素生成）、能量代谢（碳代谢、果糖甘露糖代谢）、免疫应答（p53信号通路、药物代谢）以及光传导（视黄醇代谢、光转导信号）。这些基因如gnb1（G蛋白β亚基）可能帮助种群适应高强度紫外辐射与低温缺氧环境。

研究结论强调，金沙江与雅砻江流域的软刺裸裂尻鱼存在显著遗传分化与海拔梯度适应性进化。地质事件（如水系袭夺）与气候震荡共同驱动了种群隔离与分化，而高海拔种群通过DNA修复、能量代谢和免疫相关基因的快速演化实现了对极端环境的适应。该研究不仅为青藏高原鱼类生物地理学提供了基因组学证据，更警示需优先保护高海拔自然河段，为物种迁移扩散保留栖息地。