小麦草属基因组研究：揭示Pseudoroegneria物种的遗传多样性、群体结构与进化动态

本研究针对小麦草属(Pseudoroegneria)物种的遗传资源保护与育种改良需求，通过基因分型测序(GBS)技术对145份代表7个物种的样本进行全基因组变异分析。研究发现北美特有物种P. spicata遗传多样性最低且与其他欧亚物种显著分化，而P. stipifolia表现出最高遗传多样性。群体结构分析揭示6个遗传簇，并检测到欧亚物种间存在单向基因流。该研究为小麦族(St基因组)作物的抗逆育种提供了重要遗传资源，论文发表于《Molecular Phylogenetics and Evolution》。

　　

在温带地区生态系统中，小麦草属(Pseudoroegneria)作为多年生异交牧草，凭借其卓越的耐旱耐盐特性成为重要的遗传资源库。然而，过度放牧和土壤盐渍化正威胁着北美关键物种P. spicata（蓝丛小麦草）的生存，而欧亚物种间复杂的杂交历史使得种间界限模糊。更棘手的是，先前基于单拷贝基因（如EF-G、RPB2）的研究结果相互矛盾，难以解析该属真实的进化关系。这些问题的存在，严重制约了该遗传资源在麦类作物抗逆育种中的应用。

加拿大萨斯喀彻温省农业开发基金资助的研究团队，通过高通量基因分型测序(GBS)技术对来自USDA种质库的145份材料（涵盖7个物种）进行全基因组扫描。研究采用主成分分析(PCA)、sNMF群体结构推断和SVDQuartets物种树构建等方法，结合π、Ho、Tajima's D等群体遗传学参数，系统揭示了Pseudoroegneria属的进化格局。

基因组变异特征
以近缘物种Thinopyrum elongatum（长穗偃麦草）为参考基因组，研究者鉴定出31,489,307个变异位点，经严格过滤后保留59,511个高质量SNVs。染色体分布分析显示5号染色体变异密度最高（13 SNVs/Mb），而4号染色体最为保守（9.5 SNVs/Mb），这种模式与小麦4B染色体的低多样性特征相似。

遗传多样性格局
P. stipifolia展现出惊人的遗传多样性（π=0.0128，Ho=0.504），其Tajima's D正值（0.752）暗示平衡选择作用；而P. spicata则呈现最低多样性（π=0.0023，Ho=0.183）和显著负值Tajima's D（-1.24），表明经历过种群瓶颈后的近期扩张。值得注意的是，这与早期基于少量基因座的研究结论完全相反，凸显全基因组数据的可靠性。

群体结构与分化
PCA和sNMF分析将材料划分为6个遗传簇，其中北美P. spicata单独成簇，与欧亚物种间存在显著分化（F_ST=0.13-0.28）。特别的是，P. tauri与P. spicata的遗传距离（F_ST=0.075）明显小于其他欧亚物种对，暗示二者可能共享祖先多态性。

物种树与基因流
基于多物种溯祖模型构建的系统发育树强支持（>98%）P. spicata、P. tauri和P. libanotica的姊妹关系。f-branch统计检测到P. stipifolia向P. geniculata（62.04%）和P. strigosa（58.25%）的显著单向基因流，这种不对称的遗传渗透可能与欧亚大陆频繁的种间杂交有关。

该研究首次从全基因组尺度解析了Pseudoroegneria属的进化动态，证实P. stipifolia是宝贵的等位基因库，其携带的丰富变异可用于小麦族作物抗逆性改良。发现P. spicata的遗传瓶颈现象为北美草原生态修复提供了预警——该物种可能面临适应潜力不足的风险。更引人深思的是，欧亚物种间复杂的网状进化关系挑战了传统物种界定标准，建议未来育种中需结合基因组学与表型组数据进行综合评估。这些发现不仅推动了小麦族系统发育研究的范式转变，也为应对气候变化下的农业挑战提供了新的策略思路。