基于群体基因组数据对生命史变异进行模拟以推断人口统计学特征

《Molecular Ecology》：Simulations of Life History Variation for Demographic Inference From Population Genomic Data

生态差异中物种的扩散能力与生命史策略影响种群对环境变化的响应，遗传模拟可整合这些差异。本研究通过非韦氏-弗罗因德种群个体模拟，发现生命史特征（首次繁殖年龄、成体死亡率、繁殖季节交配次数）导致遗传多样性指标系统性差异：高极端多妻制、长成体寿命和晚繁殖年龄与高繁殖成功率方差、长世代时间、小有效种群规模及低遗传多样性相关。基于基因组SNP数据用随机森林模型估计了两种鸟类物种的三个种群参数，验证了上述关联。遗传信号能捕捉生命史差异，建议在多物种人口推断中整合生命史信息。

　　

摘要

物种之间的生态差异，尤其是扩散能力和生活史策略，会影响种群对环境变化的响应。遗传模拟现在使我们能够将这些变异直接纳入过去人口变化的模型中。然而，与扩散能力相比，生活史策略在人口推断中的影响研究得要少得多。在这里，我们利用基于个体的模拟来研究生活史特征（个体首次繁殖的平均年龄、平均成年死亡率和每个繁殖季节的平均配偶数量）的差异是否会导致用于基于模拟的参数估计和人口推断的遗传多样性统计指标出现一致且可预测的差异。我们使用随机森林模型，根据两种已知具有不同生活史策略的鸟类的全基因组SNP变异，估计了三个种群参数（繁殖成功的方差、世代时间和有效种群规模）。结果表明，生活史的变异会导致遗传多样性模式的可预测差异：代表极端多配偶制、成年寿命长和繁殖开始较晚的生活史特征与较高的繁殖成功方差、较长的世代时间、较小的有效种群规模以及整体较低的遗传多样性相关。来自实证数据集的参数估计也与一般预期一致，即具有较晚繁殖开始和较长成年寿命的多配偶物种表现出较高的繁殖成功方差、较长的世代时间和较小的有效种群规模。由于生活史差异的信号体现在遗传统计指标中，我们认为基于模拟和模型的多物种人口推断将从纳入生活史信息中受益。

披露

利益共享声明：本研究的益处源于在公共数据库上共享详细的脚本和数据集（如上所述），以提高可重复性。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。