基于转录组数据的沙棘杂交事件重鉴定与系统发育基因组学研究

本研究通过转录组数据与参考基因组相结合，首次在沙棘属自然杂交群体中精准鉴定F1代杂交个体，证实H. goniocarpa为H. rhamnoides ssp. sinensis与H. neurocarpa的F1代杂交种而非独立物种。研究揭示了等位基因特异性表达(ASE)对SNP calling的干扰机制，并构建首个基于单拷贝直系同源基因的沙棘属系统发育树，为植物杂交进化研究提供了分子证据与技术范式。

　　

沙棘属(Hippophae)作为生态修复先锋植物和经济作物，其复杂的杂交现象长期困扰分类学研究。传统形态学方法难以区分F₁代与多代杂交个体，而H. goniocarpa等疑似杂交起源物种的分类地位争议不断。更棘手的是，转录组数据用于SNP分析时，等位基因特异性表达和低表达基因易导致杂合位点误判，这些瓶颈制约着杂交事件的精准鉴定和进化机制解析。

西北师范大学生命科学学院张辉、王治淇等研究人员在《Scientific Reports》发表研究，通过整合71个沙棘样本的转录组数据与参考基因组，开发出杂交鉴定新策略。团队首先筛选亲本物种(H. rhamnoides ssp. sinensis与H. neurocarpa)间32万个固定差异位点，在疑似杂交个体中检测到89.31%位点呈现杂合性，染色体分布均匀性证实其为F₁代。研究首次量化了ASE对基因分型的干扰：约1.56%位点因单等位基因表达被误判为纯合，9.13%位点因低表达量产生随机错误。基于101个单拷贝直系同源基因构建的系统发育树将沙棘属分为两大分支：H. rhamnoides亚种与H. tibetana聚为一支，H. neurocarpa、H. gyantsensis和H. salicifolia构成另一支，分子钟分析揭示其分化时间约1831万年前。

关键技术包括：1)使用HISAT2将clean reads比对到参考基因组；2)GATK进行SNP/INDEL calling并结合vcfR分析基因型；3)Trinity组装转录本后通过OrthoFinder鉴定单拷贝直系同源基因；4)MUSCLE和RAxML构建最大似然系统发育树；5)MCMCtree估算分化时间。

杂交后代鉴定
通过分析青海日旭村采集的H. goniocarpa样本，发现其89.31%亲本差异位点呈杂合状态，染色体分布模式

证实无重组迹象。深度分析显示误判为纯合的位点平均测序深度(33.67x)显著低于正确分型位点(92.55x)，其中1.56%位点因ASE形成系统性误差

。

系统发育分析
构建的进化树显示H. tibetana与H. rhamnoides亚种聚为一支，而H. neurocarpa与H. salicifolia亲缘关系更近

。SNP连续性分析发现77.13%变异位点呈现渐进式演化特征，支持物种形成的连续性假说

。

该研究不仅为沙棘属分类提供了分子依据，更建立了转录组数据用于杂交鉴定的标准化流程。发现ASE导致的基因分型偏差为后续研究提出警示，而构建的高分辨率系统发育树填补了该属进化研究的空白。研究成果对经济作物育种和濒危杂交物种保护具有重要指导价值。