意大利赤杨遗传多样性地理格局及其保护策略：基于杂交与气候变化的综合研究

这篇研究通过核微卫星标记(nSSR)和物种分布模型(SDM)，揭示了意大利特有树种赤杨(Alnus cordata)在亚平宁山脉南部的遗传多样性呈纬度梯度递减，并发现与同域分布物种A. glutinosa的杂交能局部提升私有等位基因丰富度(PAr)。研究创新性地整合遗传分析、保护单元筛选(DIVA-GIS)和气候情景预测(CMIP6 RCP4.5/8.5)，提出43%的关键种群(如BAI、CHI等)即可覆盖全部遗传多样性，但未来气候将导致适生区北移，凸显异地保护(ex situ)的必要性。

　　

引言

赤杨属(Alnus Mill.)作为桦木科(Betulaceae)先锋树种，其与固氮放线菌Frankia的共生特性赋予其生态修复价值。意大利赤杨(A. cordata)作为第勒尼安特有物种，分布于南亚平宁山脉和科西嘉岛东北部，其耐旱性优于近缘种欧洲赤杨(A. glutinosa)。尽管未被IUCN列为濒危，地中海气候变暖导致的栖息地碎片化使其面临遗传漂变风险。

研究方法

研究团队在2012-2022年间采集南意大利3大区（坎帕尼亚、巴西利卡塔、卡拉布里亚）23个自然种群的518株样本，通过10个核微卫星位点（如AG10、alng4等）进行基因分型。采用NEWHYBRIDS和STRUCTURE软件鉴定杂交个体，以Q值≥0.9为纯种阈值。遗传多样性通过等位基因丰富度(R_s)、观测杂合度(H_o)等指标评估，并利用IDW插值展示地理格局。保护优先区通过DIVA-GIS的互补算法确定，而物种分布模型整合5种算法（GLM、GBM等）预测RCP4.5/8.5情景下的适生区变化。

关键发现

1. 1.

   杂交动态：在7个同域种群中检测到5个多代杂交个体（如SEV_12、VIT_01），其A. glutinosa基因渗入比例(Q₂)与R_s呈正相关(r=0.462)。63.6%的私有等位基因与欧洲赤杨共享，暗示古老渐渗事件。

2. 2.

   遗传格局：遗传多样性呈现纬度梯度，北部边缘种群（如MOF、AVE）的F_IS达0.176，显著高于中部种群。STA种群因样本稀少(5株)成为遗传离群值。

3. 3.

   保护缺口：10个优先保护点覆盖全部遗传多样性，其中FIU种群位于非保护区的保卢诺山，而ANZ种群在2070年RCP8.5情景下适生性完全丧失。

气候响应

模型显示当前适生区与花粉化石记录吻合，但2050年后核心分布区将北移。关键环境因子为最干季均温(BIO9)和最冷季降水(BIO19)，解释力超10%。值得关注的是，托斯卡纳-艾米利亚亚平宁山脉虽非当前分布区，却显示高未来适生性。

保护启示

研究建议：

• •

  就地保护(in situ)重点维护BAI、CHI等5个高优先级种群

• •

  建立种质库应对ANZ等地的气候适应性丧失

• •

  辅助迁移需警惕与A. glutinosa的杂交风险

  该研究为地中海地区特有树种的气候适应性保护提供了多尺度研究范式。