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为探究空间和环境变量对凤尾蕨（Pteris cretica）种群遗传变异和形态分化的影响，研究人员分析 130 株植物。结果发现遗传多样性等与环境变量显著相关，还揭示了多种因素间复杂交互作用。该研究为保护策略提供依据。
在植物的奇妙世界里，凤尾蕨（
Pteris cretica）是一种独特的存在。它不仅是常绿多年生植物，还具有重要的药用价值，能治疗肝炎、黄疸等疾病。然而，尽管此前有对凤尾蕨的遗传研究，但关于它的景观遗传学，以及空间因素如何影响其遗传结构，我们知之甚少。全球生态环境正发生着巨大变化，气候变暖等问题影响着植物的生存与分布。在这样的大背景下，深入了解凤尾蕨种群的遗传多样性和变异规律，探究环境因素对其影响，对保护这一物种、维持生态平衡意义重大。于是，来自伊朗沙希德?贝赫什提大学（Shahid Beheshti University）的研究人员开启了这项研究，他们的成果发表在《BMC Plant Biology》上，为我们揭开了凤尾蕨种群的神秘面纱。
研究人员运用了多种关键技术方法。在样本采集上，选取了伊朗北部 13 个地理种群的 130 株凤尾蕨植株，并将标本存于沙希德?贝赫什提大学植物标本馆（HSBU）。分子数据获取方面，采用改良 CTAB 法提取叶片 DNA 。在数据分析阶段，运用 GenAlex 6.5 软件进行遗传多样性和分组分析；借助 PAST 程序进行 RDA、CCA 等分析；利用 Adegenet 和 LEA 等 R 语言包开展多种分析，全面探究各因素关系。
遗传多样性和种群的遗传分化
研究人员对 130 株植物样本进行 SCoT 分析，得到 38 个可重复条带 / 位点。研究发现，种群的遗传多样性较低，不同种群间遗传分化显著，约 28% 的总遗传变异源于种群差异，72% 来自种群内遗传变异。通过 Nei 遗传距离分析，发现不同种群间遗传距离存在差异，如种群 4 和 6 间遗传距离最低，种群 9 和 13 间最高。此外，混合分析表明种群间存在一定基因流，但因植物多为营养繁殖且种群碎片化，基因流有限。
关联研究
通过 RDA 分析，发现 SCoT 位点与环境变量显著相关。CCA 分析显示，前三个 CCA 轴解释了约 80% 的种群变异，且确定了与不同环境变量相关的 SCoT 位点，如 SCoT 位点 24 和 26 与经度密切相关。FAMD 分析进一步表明，环境变量对种群分化影响不同，其中经度、纬度和土壤温度影响较大。
空间主成分分析（sPCA）
利用地理变量进行 sPCA 分析，发现地理变量在全球和局部结构上存在显著特征。部分种群因局部适应和遗传分化形成遗传 cline，且海拔变化也影响遗传 cline 的形成。同时，IBD 测试表明种群地理距离增加时，遗传距离也增加。
形态学分析
PCA 和 PCoA 分析结合 Adonis 检验表明，不同种群在形态特征上存在显著差异。Mantel 检验和卡方检验显示，种群遗传距离增加时，形态特征差异增大，且形态特征与遗传数据显著相关，说明遗传和环境变量影响着凤尾蕨的形态差异。
解剖学结果
PCA 分析表明不同种群在解剖特征上差异显著。Mantel 检验和卡方检验显示，遗传距离与解剖距离显著相关，解剖特征还与经度、生物气候变量等显著相关，表明遗传和环境变量影响着凤尾蕨的解剖变化。
物种分布建模（SDM）
Bioclim 和 Maxent 模型预测结果相似，显示伊朗北部是凤尾蕨的适宜种植区，且气候变化对其分布影响不大。Jackknife 分析表明，生物气候变量 5、11、15 和 3 对其分布和生长影响最大。
结构方程建模（SEM）
PLS - SEM 方法揭示了遗传、环境等潜在因素间的复杂相互作用。环境与植物抗性和形态呈显著负相关；遗传因素与环境、形态等部分因素呈负相关，但与解剖呈正相关。同时，各变量间存在多种显著关联，且经检验，该模型有效。
随机森林（RF）分析
RF 分析表明，形态变量、生物气候变量和遗传数据在凤尾蕨种群分化中起重要作用，进一步证明了不同变量在种群分化和差异中的复杂相互作用。
在讨论部分，研究结果表明凤尾蕨地理种群遗传多样性低，受当地地理变量影响形成分化，且基因流较低。这可能与部分种群存在无融合生殖现象有关。景观遗传学和关联研究发现了一些可能适应性的遗传位点，且种群在形态和解剖上的差异与环境相关。物种分布模型显示，凤尾蕨分布受气候变化影响较小，可能得益于其遗传结构。结构方程模型揭示了多种因素间的复杂关系，强调了环境因素对遗传结构的塑造作用。
这项研究全面揭示了凤尾蕨地理种群的遗传、形态和解剖特征及其与环境的关系。不仅让我们对凤尾蕨有了更深入的认识，还为其保护提供了科学依据。未来，研究人员可扩大样本范围，采用更多分子标记，进一步深入探究这一物种的奥秘，更好地保护和利用凤尾蕨资源。
