热梯度下同域共生物种珊瑚的种群基因组学揭示对比性适应策略

这篇研究通过基因组学方法分析了澳大利亚大堡礁（GBR）和珊瑚海海洋公园中两种共生性鹿角珊瑚（Pocillopora verrucosa和P. cf. meandrina）的种群结构，揭示了温度梯度（1.6°C差异）下物种特异性适应模式。研究发现：P. cf. meandrina呈现南北分化的双谱系结构，其遗传分化与海流速度（SCV）和热胁迫历史（DHW）显著相关；而P. verrucosa则保持单一优势谱系，遗传变异主要受海表温度（SST）驱动。该研究为预测珊瑚应对气候变化的适应潜力提供了关键数据，强调多物种评估对制定保护策略的重要性。

　　

4.1 高纬度珊瑚礁的遗传独特性

研究区域横跨澳大利亚大堡礁和珊瑚海海洋公园，涵盖约1300公里纬度梯度。通过分析255个P. verrucosa和188个P. cf. meandrina样本的SNP数据（Illumina NovaSeq测序），发现高纬度珊瑚礁（如珊瑚海CS5-CS6区域）表现出显著的遗传分化。这种分化可能与边缘效应有关——这些种群位于物种分布范围的边界，长期暴露于更高强度的热胁迫（2016-2024年五次大规模白化事件）。例如，P. verrucosa在高纬度礁区的次要谱系PVCL2占比达72.5%，而低纬度区域仅6.2%，暗示温度选择压力驱动了遗传分化。

4.2 同域物种的种群结构差异

尽管两种珊瑚同为广播产卵型（broadcast spawners）且共享垂直共生藻传递特征，但遗传结构迥异：

• P. cf. meandrina：呈现双谱系结构（PMCL1和PMCL2），南北分化明显。GBR以PMCL1为主（72.6%），而珊瑚海以PMCL2为主（67.3%）。种群分化指数（F_ST）高达0.146，显著高于P. verrucosa（最大0.024）。

• P. verrucosa：单谱系PVCL1占主导（86.3%），仅在最高纬度礁区出现PVCL2富集。其基因流更强（AMOVA显示仅0.1%变异来自区域间），符合其更广的热耐受范围。

这种差异可能源于：1）P. cf. meandrina可能存在隐存种复合体（如P. grandis/P. eydouxi）；2）共生藻Cladocopium latusorum的"南北"亚型分化与宿主遗传结构耦合。

4.3 环境驱动因子解析

通过偏冗余分析（pRDA）量化环境因素的影响：

• 热胁迫历史：最大度热周（max DHW）对两物种均为关键预测因子（P. cf. meandrina：p=0.003；P. verrucosa：p<0.001）。例如，珊瑚海经历更高DHW（0.54-0.88 vs GBR的0.30-0.69），对应更强的遗传分化。

• 非热因子：仅P. cf. meandrina与海流速度（SCV）显著相关（p=0.001），反映南赤道洋流分叉（15°纬度）对幼虫扩散的阻隔效应。而P. verrucosa则与平均海温（SST）关联更强（p<0.001），凸显温度适应的物种特异性。

5. 保护启示

研究强调：1）高纬度礁区可能储存独特的适应基因库，但孤立性也增加其脆弱性；2）保护策略需考虑物种特异性响应——例如依赖环境数据的方法对P. verrucosa有效，但对P. cf. meandrina可能不足。该成果为跨海域保护网络设计提供了基因组学依据。

（注：全文数据均基于DArT-seq技术获得的2075-3722个SNP，经dartR包严格质控，所有结论均有统计支持）