四种红景天属植物遗传变异的空间分布格局：检验中心-边缘假说

《Diversity and Distributions》：Spatial Distribution Patterns of Genetic Variation in Four Rhodiola Species: Testing the Centre-Periphery Hypothesis

本研究通过整合地理、生态和历史三个维度，系统检验了四种红景天属植物的中心-边缘假说（CPH）。研究团队采用微卫星标记技术对1507个个体进行基因分型，结合生态位模型和古气候重建，发现不同物种的中心定义存在空间异质性。结果表明，地理、生态和历史因素共同塑造了遗传变异格局，其中生态因素（当前气候）对遗传变异的解释度最高。研究创新性地揭示了环境异质性梯度是驱动CPH模式的关键机制，为理解气候变化下高山植物的进化潜力提供了重要见解。

　　

物种中心的空间格局

研究通过核密度估计（KDE）和生态位模型（ENM）揭示了四种红景天属植物在青藏高原-横断山脉地区的分布热点。结果显示，所有物种的种群密度峰值和气候适宜区均集中在东南部，但地理中心、生态中心和历史中心的空间重合度存在种间差异。例如，R. bupleuroides的地理中心与生态/历史中心明显分离，而R. chrysanthemifolia的三类中心高度重合。这种空间异质性反映了物种对第四纪气候波动的不同响应策略，其中历史中心（基于LIG-LGM-当前三期模拟的稳定区）的定位尤为关键。

遗传变异参数的特征

通过12个微卫星位点的分析，研究发现四种红景天属植物均表现出中等水平的遗传多样性（期望杂合度H_E范围为0.24-0.72）和遗传分化（群体间F_ST范围为0.066-0.221）。单性生殖的R. chrysanthemifolia表现出最高的遗传分化（R_ST=0.266），而雌雄异株的R. discolor分化最低（R_ST=0.125）。等位基因丰富度（A_R）和私有等位基因数（P_A）的种间差异进一步表明，繁殖方式和分布范围大小对遗传格局有显著影响。

中心-边缘假说的验证结果

广义线性模型（GLM）分析显示，R. fastigiata和R. chrysanthemifolia的遗传多样性（H_E和A_R）随三类中心距离的增加而显著下降，遗传分化（F_ST）则上升，完全符合CPH预测。而R. bupleuroides仅在生态和历史中心维度支持CPH，R. discolor则未表现出显著的中心-边缘模式。值得注意的是，R. discolor在中海拔区域出现遗传多样性峰值，暗示垂直梯度对局部遗传格局的调控作用可能超越水平尺度的CPH效应。

多因素驱动的遗传变异机制

冗余分析（RDA）和结构方程模型（SEM）表明，生态因素（当前气候变量）对遗传变异的独立解释度最高（最高达46.08%），但地理、生态和历史因素的交互效应共同解释了57.8%-98.86%的遗传变异。环境异质性分析发现，年均温（MAT）、辐射强度和土壤全氮（STN）等关键变量的中心-边缘梯度与遗传参数显著相关。例如，R. chrysanthemifolia的遗传多样性下降与MAT梯度密切关联，而R. bupleuroides的CPH模式主要受土壤pH和氮含量差异驱动。

生物学特性与进化启示

研究强调物种的生物学特性（如繁育系统、扩散能力）对CPH模式具有调控作用。单性生殖的R. chrysanthemifolia因连续的花粉流增强中心区基因流，而雌雄异株物种更易受生境片段化影响。研究还发现，边缘种群的低遗传多样性可能限制其对气候变化的适应能力，这对高山生物多样性保护具有警示意义。未来研究需结合全基因组数据和景观基因组学方法，在三维空间尺度（包括海拔梯度）深化对CPH的认知。