人类介导的传播途径塑造了撒哈拉芥菜的基因组特征

《Molecular Ecology》：Human-Mediated Dispersal Routes Structure Sahara Mustard Genomics

人类活动加速了入侵物种的传播与进化，撒哈拉芥菜（Brassica tournefortii）的入侵路径与遗传结构分析显示，其美国种群可能源自埃及，澳大利亚种群则与卡塔尔亲缘关系密切，农业品种与野生种群存在基因交流。摘要：本研究通过基因组分析揭示撒哈拉芥菜在原产地及美国、澳大利亚入侵地的种群遗传结构，发现埃及、摩洛哥和法国的基因特征主导美国入侵种群，卡塔尔为澳大利亚种群的重要基因源，农业品种与野生种群存在基因混合。

　　人类活动在推动外来物种的扩散与演化过程中扮演了关键角色，而全球化贸易和现代社会的发展更是加剧了这一趋势。随着物种在新环境中的传播和适应，其侵入性往往不仅取决于引入的个体数量和基因型，还受到其进化历史以及人类活动方式的影响。本文通过研究撒哈拉芥（*Brassica tournefortii*）在原产地与入侵区域的种群结构和传播路径，揭示了外来物种传播的复杂性及其与人类活动之间的紧密联系。

撒哈拉芥是一种原产于北非、南欧和西亚的年生植物，因其在农业上的应用和野生采集的持续性，其分布范围较为广泛。然而，这种植物在一些地区已成为入侵性较强的杂草，对农业生态系统和自然保护区造成显著影响。特别是在美国和澳大利亚，撒哈拉芥在过去一个世纪中对当地生物多样性产生了负面影响，甚至扩展至智利、新西兰、南非和韩国等地。由于其较强的竞争力和适应能力，撒哈拉芥在入侵地区能够迅速占据生态位，抑制本地植物的生长，从而影响整个生态系统的平衡。

研究发现，撒哈拉芥的种群结构在原产地和入侵区域之间存在显著差异。在原产地，种群之间的基因流动较为频繁，尤其是在埃及，其基因型可能与北非、欧洲和西亚的种群存在某种人为构建的联系。这种基因混合现象可能是由于历史上的贸易路线和农业活动促进了不同地区的基因交流。相比之下，入侵区域的种群表现出更高的遗传多样性，尤其是美国和澳大利亚的种群，它们的基因型与原产地的某些区域存在较高的相似性，这表明撒哈拉芥的扩散并非单一事件，而是通过多次引入和混合过程完成的。

进一步分析表明，美国的入侵种群可能起源于埃及，而澳大利亚的样本则与卡塔尔的种群关系更为密切。这暗示了撒哈拉芥在入侵过程中可能通过农业贸易途径传播，尤其是在运输过程中作为杂质被引入。例如，撒哈拉芥可能随着枣椰树（*Phoenix dactylifera*）的农业进口而进入美国和澳大利亚。这一传播模式得到了历史数据的支持，因为最早的记录与现代农业的发展时间吻合。此外，澳大利亚的样本显示出与卡塔尔和埃及样本的密切遗传联系，这可能意味着这些地区在撒哈拉芥的扩散过程中起到了桥梁作用，为美国的最新入侵种群提供了来源。

农业品种的基因型分析也揭示了撒哈拉芥在人类农业实践中的复杂演化过程。印度和巴基斯坦的农业品种显示出与撒哈拉芥原产地西部分布区域的混合特征，这表明它们可能在传播过程中经历了与野生种群的基因交流。这种混合现象可能导致了撒哈拉芥在入侵区域中具有更高的遗传多样性，从而增强了其适应能力和竞争力。同时，研究还发现，几乎所有采集的种群都表现出较高的杂合度和负的近交系数，这可能意味着在入侵过程中，撒哈拉芥经历了人为的基因混合和选择压力，从而形成了更具适应性的种群。

撒哈拉芥的遗传多样性不仅体现在其原产地，也反映在入侵区域。在入侵区域，尤其是美国和澳大利亚，其基因多样性显著高于原产地，这可能是由于多次引入和基因混合导致的。然而，这一现象并非普遍，例如以色列和土耳其的样本显示出较低的基因多样性，可能与这些地区的农业活动较少或种群隔离有关。相比之下，埃及的样本在遗传多样性方面表现出较高的水平，这可能与其在撒哈拉芥扩散过程中的中心作用有关。

研究还通过分析不同区域之间的基因流动和遗传结构，揭示了撒哈拉芥的传播路径。在原产地，撒哈拉芥的种群结构显示，尽管地理上相邻，但某些区域之间的基因差异较大，如意大利南部和北部的种群、法国南部和北部的种群，以及摩洛哥和埃及的某些区域。这表明撒哈拉芥在原产地可能经历了复杂的基因流动和混合过程，特别是在人类农业活动频繁的地区。例如，埃及的某些种群可能在历史上与北非、欧洲和西亚的种群发生了基因交流，从而形成了一个具有广泛遗传背景的种群。

在入侵区域，撒哈拉芥的遗传结构则显示出更明显的分化。美国的入侵种群可以分为三个主要的遗传集群，其中两个主要分布在西南部，而第三个则位于加利福尼亚州的Nipomo地区。这些集群之间的基因流动较为有限，表明它们可能来源于不同的原产地种群。澳大利亚的样本则表现出较强的混合特征，尤其是与卡塔尔样本的遗传相似性较高，这可能意味着撒哈拉芥在澳大利亚的扩散过程中借助了来自中东的传播路径。此外，澳大利亚的样本在某些情况下与美国的入侵种群存在一定的遗传联系，进一步支持了撒哈拉芥在不同地区之间通过多次传播事件扩散的假设。

研究还发现，撒哈拉芥在入侵过程中可能经历了多种进化机制，如基因混合、杂交、选择压力和局部适应。这些机制共同作用，使得撒哈拉芥在新环境中能够迅速适应并扩散。例如，农业品种与野生种群之间的杂交可能导致了基因流动的增加，从而提高了入侵种群的遗传多样性。同时，选择压力可能促使撒哈拉芥在入侵区域中进化出更具竞争优势的性状，如早期发芽、环境适应性和化学防御机制。这些特征使其在竞争中占据优势，从而影响本地物种的生存和繁衍。

撒哈拉芥的入侵历史表明，人类活动在物种扩散过程中起到了至关重要的作用。无论是农业贸易中的意外引入，还是人为种植和传播，撒哈拉芥的扩散路径都与人类的活动密切相关。例如，撒哈拉芥可能通过枣椰树的农业运输被引入美国和澳大利亚，随后在这些地区通过自然扩散和人为传播进一步扩展。此外，撒哈拉芥在原产地的基因混合可能为其在入侵区域的适应性提供了基础，使得其在新环境中能够快速演化出更具竞争力的基因型。

研究结果对入侵物种的管理具有重要意义。了解撒哈拉芥的起源和传播路径有助于制定更有效的控制策略，例如生物防治和化学控制。然而，由于撒哈拉芥在入侵区域表现出较高的遗传多样性，传统的控制方法可能难以有效应对。因此，研究其遗传结构和传播机制，有助于识别潜在的入侵源，并预测其未来的扩散趋势。此外，研究还发现，撒哈拉芥的某些种群可能已经与本地物种发生了基因混合，这可能会影响其生态影响和控制难度。

综上所述，撒哈拉芥的入侵历史是一个复杂的过程，涉及多个地理区域和多种传播机制。人类活动，特别是农业贸易和种植，是其扩散的主要驱动力。研究其遗传结构和种群动态不仅有助于理解入侵物种的演化机制，也为制定有效的管理策略提供了科学依据。通过分析撒哈拉芥在原产地和入侵区域的基因流动，科学家们能够更准确地追踪其传播路径，并评估其对生态系统的影响。未来的研究应进一步关注撒哈拉芥在不同环境下的适应性变化，以及其与本地物种之间的基因交流，从而为入侵物种的防控提供更全面的视角。