共分布珊瑚物种间连通性数量级差异对生态进化过程空间尺度的影响

针对造礁珊瑚全球衰退背景下种群连通性机制不清的问题，研究者通过基因组学方法量化比较了大堡礁两种繁殖模式迥异的珊瑚（孵育型Stylophora pistillata与播散型Pocillopora verrucosa）的生态扩散距离（σ）与进化基因流（Nem）。发现S. pistillata每代扩散仅23-102米且种群间基因流弱（Nem<5），而P. verrucosa扩散达21-52公里且基因流强（Nem>0.77），揭示了繁殖模式驱动珊瑚适应性潜力的空间尺度差异，为珊瑚保护提供关键空间参数。

　　

珊瑚礁作为海洋中生物多样性最高的生态系统，正面临气候变化带来的生存危机。造礁珊瑚作为生态系统工程师，其种群存续依赖于幼虫扩散和基因流动的连通性过程。然而，不同繁殖模式的珊瑚如何通过连通性影响生态恢复和进化适应，始终缺乏定量研究。这一知识缺口严重制约了珊瑚保护策略的制定，特别是在决定海洋保护区大小和珊瑚移植方案时。

澳大利亚的研究团队选择大堡礁共分布的两种 Pocilloporidae 珊瑚——孵育型Stylophora pistillata（幼虫在母体内发育）和播散型Pocillopora verrucosa（体外受精）作为研究对象。通过跨8-12个礁体的嵌套采样设计，结合双酶切简化基因组测序(ddRAD)和群体基因组分析，首次同步量化了两种珊瑚的当代扩散距离和长期基因流。研究采用隔离距离(IbD)模型估算轴向扩散距离σ，通过δaδi软件进行种群分歧建模计算基因流N_em，并辅以亲缘分析验证。所有分析均基于参考基因组比对，样本包含207-224个个体，SNP数量达4527-8597个。

过滤基因组数据和克隆鉴定
研究排除了两种珊瑚中存在的隐存种干扰，确认S. pistillata存在9对克隆体，P. verrucosa存在2对。通过严格的质量控制，最终获得覆盖1.2-4.9 Mb基因组的SNP数据集，为后续分析奠定基础。

礁体水平的种群结构差异
主成分分析(PCA)和ADMIXTURE结果显示，S. pistillata呈现明显的礁体水平遗传分化（F_ST=0.011-0.146），而P. verrucosa则呈现泛交格局（F_ST<0.048）。这种差异暗示两种珊瑚存在根本不同的连通性机制。

繁殖模式决定扩散数量级差异
IbD分析揭示：S. pistillata的有效扩散距离σ_e=102米（基于有效密度D_e），对应繁殖邻域半径204米；而P. verrucosa的σ_e=21公里，邻域半径达42公里。拉普拉斯分布校准显示，两种珊瑚的中位扩散距离分别为72米与15公里，相差200倍。亲缘分析发现28对S. pistillata亲缘个体均位于同礁体，而P. verrucosa未检出近亲，印证了IbD结果。

长期基因流的不对称模式
δaδi模型显示，S. pistillata种群间基因流N_em仅0.35-3.45，而P. verrucosa达0.77-136。值得注意的是，P. verrucosa呈现北向南的基因流优势（如Lizard→Davies的N_em=136），与澳大利亚东岸洋流方向一致。两物种的迁移率(m)相近（10^-5量级），但P. verrucosa更大的有效种群规模(N_e)导致更高绝对基因流。

遗传多样性空间格局
S. pistillata边缘种群（如Heron礁）表现出更低的期望杂合度(H_e=0.037-0.059)和等位基因丰富度(AR=1.18-1.26)，而P. verrucosa各礁体H_e稳定在0.082-0.084。当代有效种群规模N_e估算显示，S. pistillata礁体水平N_e=51-964，而P. verrucosa区域水平N_e达3.1-4.3万，反映不同繁殖模式对遗传漂变的抵抗能力差异。

这项发表于《SCIENCE ADVANCES》的研究首次在海洋生物中同步量化了生态与进化时间尺度的连通性参数。研究证实珊瑚繁殖模式可导致扩散能力出现数量级差异：孵育型珊瑚的米级扩散使其更依赖本地补充，而播散型珊瑚的公里级扩散促进大尺度基因流动。这一发现为珊瑚保护提供了关键空间参数——对于S. pistillata等孵育型珊瑚，保护区网络需考虑<200米的生态过程尺度，并优先实施辅助基因流等干预措施；而对P. verrucosa等播散型珊瑚，保护规划应侧重>40公里的区域连通性。研究建立的"扩散距离-基因流-遗传多样性"定量框架，为预测珊瑚对气候变化的适应潜力提供了新范式，也为多物种珊瑚礁管理奠定了理论基础。