欧洲红豆杉早期幼苗生长的遗传力解析：濒危针叶树种的适应潜力评估

为评估濒危树种欧洲红豆杉（Taxus baccata L.）的进化潜力，研究人员通过温室实验结合亲本分析，首次量化了其4月龄幼苗高度的遗传力（h2=0.17-0.46），发现加性遗传方差是表型变异的主要来源，而母体效应不显著。该研究为碎片化分布的濒危树种保护策略提供了关键定量遗传学依据。

　　

在气候变化持续加剧的背景下，理解森林树种的适应潜力对于保护生物多样性具有至关重要的意义。树木的早期生长特性直接影响其竞争能力，这使得幼苗性状成为研究适应性的重要候选指标。然而，要确定某个性状是否真正贡献于进化潜力，必须证明其具有遗传基础。这对于理解当前许多衰退树种（如欧洲红豆杉）的生存状况尤为关键。欧洲红豆杉是一种广泛分布但高度碎片化的欧洲雌雄异株针叶树，被IUCN红色名录列为无危（LC），但其林地已被欧盟栖息地指令列为优先保护 habitat。该物种在整个自然分布区内面临严重的自然更新难题，这是导致其种群衰退的主要驱动因素之一。

由于种群规模小、空间隔离度高，且花粉和种子传播能力有限，当代红豆杉的基因流水平较低，这使得种群内部的适应潜力保存显得至关重要。虽然西部种群的研究表明残留的红豆杉种群仍保留一定的适应遗传变异，但关于早期生长这类适应性相关数量性状是否在自然残留种群中具有遗传力，仍缺乏直接证据。

为此，Igor J. Chybicki、Jan Suszka、Katarzyna Meyza 和 Grzegorz Iszkulo 在《Scientific Reports》上发表了一项研究，旨在检验红豆杉早期幼苗生长的变异是否具有遗传成分。研究人员从波兰的两个残留种群（Lagów 和 Tychowo）采集了开放授粉的种子，通过温室控制实验培育幼苗，并在4个月时测量其地上部分高度。利用18个核微卫星（microsatellite）标记和1个线粒体微卫星（mtSSR）标记，他们通过父系分析重建了幼苗的亲缘关系，进而使用贝叶斯混合模型（MCMCglmm）估计了加性遗传方差（VA），并控制了母体效应和种群效应。

该研究主要采用了以下关键技术方法：首先，从两个天然红豆杉种群（Lagów 和 Tychowo）采集开放授粉种子及潜在父本样本，进行基因分型；其次，通过分层交配模型（NMπ 2.0软件）进行父系重建，估计花粉迁移率、雄性繁殖力分布及 dispersal kernel（ dispersal kernel）；最后，利用动物模型（animal model）和马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）方法估算方差组分和狭义遗传力（h2）。

研究结果如下：

种子萌发与幼苗生长

种子萌发比例在母树间存在显著变异（0.380–0.540），且萌发成功率与母树显著相关。4月龄幼苗高度范围为10–50 mm，平均31.46 mm（CV=19.5%）。Tychowo种群幼苗略高于Lagów，但该差异在控制母体效应后不再显著。

父系重建

花粉迁移率较低（约10%），平均花粉传播距离为38.4 m（Lagów）和49.7 m（Tychowo）。 dispersal kernel 分析表明，Tychowo具有更强的长距离花粉传播能力。基因分型错误率较低（0.011–0.024），最终452株幼苗用于遗传力评估。

幼苗高度遗传力

模型比较显示，仅包含加性遗传效应的模型具有最低DIC值（Deviance Information Criterion）。加性遗传方差（VA）估计稳定，而种群效应（VP）和母体效应（VM）的不确定性较高。狭义遗传力h2在最佳模型中为0.536（95% CI: 0.292–0.803），在包含种群效应的模型中降至0.300，模型平均估计值为0.462。全模型（包括VA、VP和VM）给出保守估计h2=0.173。

研究表明，红豆杉早期幼苗高度变异具有显著的加性遗传基础，而母体效应在幼苗阶段不显著。尽管研究种群经历了遗传瓶颈（bottleneck），但仍保留了可观的适应遗传变异。这一发现意味着，如果早期生长是适合度（fitness）的重要组成部分，红豆杉可能仍具有应对环境变化的进化潜力。然而，遗传力的估计是在良性温室条件下进行的，野外环境中的表达可能会因竞争、资源异质性和萌发时间变异而有所不同。

未来研究应关注早期生长与个体适合度的关系，并利用基因组关系矩阵（genomic relationship matrix）提高遗传参数估计的准确性，从而更好地评估碎片化种群的进化潜力，为保护策略提供依据。