基于全基因组分型与微气候数据的菲律宾蛤仔生境适宜性生理分布模型构建及预测

本研究针对气候变化下潮间带关键物种菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)的大规模死亡问题，通过整合全基因组关联分析(GWAS)、心脏热性能测定和沉积物微气候建模，构建了生理物种分布模型(pSDM)。发现耐热基因型在5cm埋深具有生存优势，10cm深度形成热避难所，揭示了基因型-微生境匹配的适应机制，为海岸带生物资源可持续管理提供了新范式。

　　

随着全球气候变化加剧，潮间带生态系统正面临前所未有的热胁迫挑战。作为典型的潮间带底栖生物，菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)近年来频发的大规模死亡事件，不仅威胁着这一全球重要水产资源的可持续利用，更可能破坏整个潮间带生态系统的服务功能。传统物种分布模型(SDMs)往往依赖宏观气候数据，忽视了沉积物垂直分层的微气候差异，也未能充分考虑种内遗传变异对热适应的调控作用。这些局限性使得现有模型难以准确预测底栖生物在气候变化下的生存前景。

中国海洋大学的研究团队创新性地将全基因组分型、生理表型分析与微环境建模相结合，构建了首个针对菲律宾蛤仔的生理物种分布模型(pSDM)。这项发表于《Estuarine, Coastal and Shelf Science》的研究，揭示了基因型与微生境三维空间匹配的适应新机制。研究人员采集了中国沿海4个地理种群（大连、青岛、漳州和湛江）的100个个体，通过测定心脏功能参数Arrhenius break temperature(ABT)量化热耐受性差异，结合全基因组关联分析(GWAS)鉴定出146个与热耐受相关的SNP位点，并开发了沉积物温度分层模型模拟不同深度(表面、5cm、10cm)的微气候特征。

动物采集与心脏性能测量
研究团队在潮间带不同深度采集样本，通过原位温度记录和实验室心脏功能测定，发现南方种群具有更高的热耐受阈值。心脏性能曲线显示，漳州种群在35°C时仍保持60%的基础心率，而北方种群已接近功能崩溃。

全基因组分型与心脏性能关联
基于16,209,718个SNP的GWAS分析鉴定出146个显著关联位点，将种群划分为耐热型(G1)和热敏感型(G2)两大基因型。值得注意的是，5cm深度（幼蛤主要分布区）的温度波动与G1基因型的ABT值呈现显著相关性。

讨论
研究发现沉积物10cm深度可形成有效的"热避难所"，使极端温度事件下的死亡率降低42%。耐热基因型在5cm深度的适合度比敏感型高1.8倍，但这种优势在表面沉积层消失。模型预测显示，到2100年RCP8.5情景下，中国南方潮间带表层蛤仔栖息地将减少78%，但10cm深度区域仍可维持45%的生存空间。

结论
该研究首次建立了基因型-微生境三维匹配原则：耐热基因型通过占据幼体主要分布的5cm深度获得选择优势，而成体则通过向10cm深度迁移规避极端热事件。这种垂直分层适应策略为理解底栖生物气候适应提供了新视角。所开发的pSDM模型将传统SDMs的空间分辨率提高了10倍，其"基因组-生理-微环境"多尺度整合框架，可推广应用于其他潮间带物种的适应性管理。研究结果为制定基于基因型资源的贝类增殖放流策略，以及设计人工礁体三维结构以创造热避难所等适应措施，提供了理论依据和技术支撑。