中国特有植物Osmanthus cooperi叶绿体DNA谱系地理学研究揭示其遗传多样性、冰期避难所与保护策略

本研究针对中国亚热带常绿阔叶林伴生树种Osmanthus cooperi面临的遗传多样性保护难题，通过分析204份样本的cpDNA（psbA-trnH和trnL-F）序列，揭示其高遗传多样性（Hd=0.868，π=2.54×10?3）和低群体分化（GST=0.392），发现星斗山和天目山为冰期避难所，并阐明晚中新世（9.61 Ma）亚洲季风增强驱动的种群分化历史，为Osmanthus种质资源保护提供科学依据。

　　

在亚热带常绿阔叶林的生态系统中，Osmanthus cooperi作为一种具有重要经济和生态价值的伴生树种，正面临着种群衰退的严峻挑战。这种植物不仅可作为桂花嫁接的珍贵砧木，还具有药用价值，但由于其竞争能力弱、种子传播受限以及人类活动干扰，野生种群呈现明显的片段化分布。更令人担忧的是，作为典型的阳生树种，O. cooperi在林下环境中生长受阻，成熟个体稀少，种群更新陷入困境。这些现状引发了科学家们对其遗传资源保护的深度思考：这个物种当前的遗传结构是如何形成的？历史上哪些地区为其提供了生存庇护？又该如何制定科学的保护策略？

为了回答这些问题，南京林业大学的Lin Chen团队在《Trees, Forests and People》发表了开创性研究。研究人员采集了覆盖中国中东部12个种群的204份样本，运用叶绿体DNA（cpDNA）非编码区psbA-trnH和trnL-F作为分子标记，通过高通量测序获取1064 bp的联合序列。结合物种分布模型（SDM）和贝叶斯分歧时间估算，系统重建了O. cooperi的谱系地理格局和种群历史动态。

关键技术方法包括：1) 跨地理种群的叶绿体DNA测序分析；2) 基于SAMOVA和AMOVA的空间遗传结构解析；3) 最大熵模型（Maxent）模拟冰期和当前潜在分布；4) BEAST软件估算单倍型分歧时间；5) 错配分布分析和中性检验推断种群扩张历史。样本来源于中国中东部12个自然种群，涵盖海拔60-1280米的典型分布区。

遗传多样性分析

研究检测到14个单倍型（16个变异位点），整体呈现高单倍型多样性（H_d=0.868）和低核苷酸多样性（π=2.54×10^?3）。其中星斗山种群（XDS）单倍型最丰富（含8种），而南京种群（NJ）仅存独特单倍型H14。PERMUT分析显示总基因多样性（H_T=0.907）显著高于群体内平均值（H_S=0.552），证实种子传播受限导致的遗传分化。

谱系地理结构

SAMOVA将种群划分为三组：A组（NJ）、B组（WCS）和C组（其余10种群）。单倍型网络图显示H4位于中心节点，为祖先单倍型；而H9、H10和H14构成独立分支，反映奠基者效应。AMOVA表明83.22%的变异源于组间差异，印证地理隔离的主导作用。

历史动态重建

分歧时间估算揭示O. cooperi单倍型分化始于晚中新世（9.61 Ma），与亚洲季风增强期吻合。错配分布和负值的Fu's F_S（-1.32）支持冰后期从星斗山向东扩张的模式。Maxent模型（AUC=0.979）确认星斗山和天目山为末次盛冰期避难所，当前适生区较冰期扩大47%。

保护启示

该研究首次阐明O. cooperi的遗传格局形成机制：1) 星斗山作为长期避难所保存了祖先单倍型；2) 向东扩张伴随遗传漂变导致单倍型简化；3) 季风-冰期旋回促进新单倍型（如H14）产生。针对其雌雄同株稀有性和种子传播局限，作者提出"就地保护核心种群（如WYS）+迁地保护片段化群体"的策略，特别强调对雌雄同株个体的优先保护。这些发现不仅为Osmanthus属资源保护提供理论依据，也为理解亚热带常绿阔叶林生物地理演化提供了新模式。