利用SSR标记分析中国毛叶椴（Tilia amurensis）和日本椴（Tilia japonica）的群体遗传结构及人口历史

杨梅属植物Tilia amurensis和T. japonica的遗传多样性、种群结构及分歧时间研究，采用SSR标记和近似贝叶斯计算（ABC）方法，发现两者存在显著双向基因交流，种群内遗传多样性较高，ABC分析支持两者在更新世中期（约209万年前）分歧，并提出基于种群条件和基因流动的保护策略。

　　
本研究聚焦于中国东部地区两种近缘白蜡树——** войлочнолистный**（Tilia amurensis）和** японский**（Tilia japonica）的遗传多样性、种群分化及演化历史。研究通过多态性标记分析（SSR）和近似贝叶斯计算（ABC）方法，结合地理分布与分子系统学证据，揭示了两种白蜡树的遗传特征及其演化路径，为后续保护策略提供了科学依据。

### 一、研究背景与意义
白蜡树属（*Tilia*）植物在中国东部分布广泛，但近年来面临森林退化和栖息地破碎化的双重威胁。其中，** войлочнолистный**已被列为中国二级保护植物，而** японский**的遗传背景和种群历史尚未明确。两者在形态上难以区分，但地理分布存在重叠（以山东为界），这可能导致基因交流。研究两者的遗传分化与演化时间，有助于揭示物种形成机制，并为保护策略提供依据。

### 二、研究方法与技术路线
1. **样本采集与基因组分析**
研究覆盖中国黑龙江、吉林、辽宁等8个省份的11个种群（包括8个** войлочнолистный**和3个** japonский**），共采集242个个体。样本DNA提取采用CTAB法，经浓度和纯度检测后稀释至30 ng/μL，用于SSR标记扩增。

2. **分子标记选择与PCR优化**
选用27个SSR引物（基于前人研究筛选），通过荧光标记增强毛细管电泳检测效率。反应体系及参数参照Wu等人（2024）的优化方案，扩增产物经1.5%琼脂糖凝胶电泳纯化后测序。

3. **遗传多样性评估**
利用GenAlEx v6.51计算各种群遗传多样性指标，包括香农信息指数（I）、观察杂合度（H?）和期望杂合度（H?）。结果显示，** japonский**的I值达1.181，显著高于其他同科植物，表明其遗传多样性水平较高。

4. **种群结构解析**
结合结构分析（STRUCTURE）、主成分分析（PCoA）和系统发育树（MEGA7），发现：
- ** войлочнолистный**种群分为三组：东北组（DGL、MPS、DXG）、华北组（YDS、ZS）和山东组（TS、LU、LS）。
- ** japonский**种群（HS、MS、TMS）在遗传上独立于** войлочнолистный**，但存在双向基因渗入。

5. **演化历史重建**
通过DIYABC模型，假设种群世代周期为100年，结合SSR突变率（8.13×10??）和SNIs（8.12×10??）模拟，推算两种白蜡树分歧时间为**更新世中期（约209万年前）**，种群分化则发生在末次冰期（约41.6万年前）至更新世晚期（约28.7万年前）。

### 三、核心发现
1. **遗传多样性水平**
两种白蜡树均表现出较高遗传多样性，** japonский**的观察杂合度（H?=0.484）和香农指数（I=1.181）显著高于多数木本植物（如Hamrick和Godt，1990年统计的科属平均H?=0.136）。这种多样性源于其广布的地理范围（覆盖中国东部至日本）、长寿命（>450年）及虫媒异交的繁殖特性。

2. **种群分化与基因渗入**
- ** войлочнолистный**的遗传分化系数（FST=0.073）表明种群间分化较弱，88%的遗传变异存在于个体间，提示近期种群扩张或迁移。
- ** japonский**的FST值（0.094）略高于前者，但基因流强度（N?=2.403）仍表明种群间存在显著交流。
- 关键发现：山东地区的** japonский**种群（MS）与邻近的** войлочнолистный**种群（ZS、YDS）存在双向基因渗入，而东北部的** войлочнолистный**种群（DGL、MPS、DXG）因地理隔离遗传纯度较高。

3. **演化时间与气候驱动**
- 两种白蜡树的共同祖先分歧于更新世中期（约209万年前），与全球冰期-间冰期循环（G Beaver, 2013）的气候波动相吻合。
- 山东地区的种群分化时间较晚（约28.7万年前），可能受末次冰期期间北方种群南迁受阻的影响。

### 四、保护策略建议
1. **优先保护核心遗传群体**
- ** войлочнолистный**：东北种群（DGL、MPS、DXG）因地理隔离遗传纯度高，需加强栖息地连通性保护。
- ** japonский**：MS种群与** войлочнолистный**存在显著基因渗入，建议建立跨种群基因库以维持遗传多样性。

2. **动态监测与适应性管理**
- 对重叠分布区（如山东）加强监测，防止近缘种杂交导致的遗传污染。
- 参考Wolfe和Wehr（1987）对白蜡树化石记录的研究，需关注气候变化对种群分布的再影响。

3. **多尺度保护网络构建**
- 结合** in situ**保护（如建立东北、华北、山东三大生态走廊）与** ex situ**保护（种子库、离体保存），确保遗传资源在极端气候下的延续性。
- 参考Volis和Blecher（2010）的迁地保护模式，对濒危亚种（如TMS）实施人工干预。

### 五、科学启示
1. **物种界限的模糊性**
双向基因渗入表明，** japonский**和** войлочнолистный**可能属于同一进化谱系。类似现象在桫椤属（*Claoxylon*）等热带植物中已有报道（Pritchard等，2000）。

2. **冰期驱动假说的验证**
研究支持“冰期隔离”模型：末次冰期（约41.6万年前）导致华北种群与东北种群分离；间冰期扩张则促进山东种群的形成。这与欧亚大陆其他木本植物（如Populus、Quercus）的分化模式一致（Levsen等，2012）。

3. **技术方法的创新应用**
结合物种特异性SSR引物（Yue等，2022）与DIYABC模型，首次实现白蜡树属种群历史的精准重建，为同属其他濒危物种（如** сибирский**）的研究提供了方法论参考。

### 六、展望
未来研究可结合全基因组测序（Wu等，2024）量化基因渗入的具体贡献，并利用气候模拟预测种群未来分布。此外，针对TMS等遗传多样性下降的种群，需开展表型与基因型的关联分析（PhyloGIS技术），以制定精准的分子管理策略。