印度紫檀的人口统计历史、时空遗传结构与气候脆弱性：印度湿润落叶林的关键物种

《Physiology and Molecular Biology of Plants》：Demographic history, spatiotemporal genetic structure and climate vulnerability of Shorea robusta: a keystone species of moist deciduous forest in India

　　

摘要

Shorea robusta（铁木）是热带湿润落叶林的优势树种，具有重要的生态和经济价值，但日益受到栖息地破碎化、再生不良、土地利用变化和气候变化的威胁，因此在国际自然保护联盟（IUCN）红色名录（2025）中被列为"近危"物种。然而，在其广阔的天然分布范围内，有关其遗传多样性、种群结构、种群历史动态和分布历史的综合信息仍然有限。本研究利用10个物种特异性基因组简单序列重复标记，对分布于印度希瓦利克山脉、泰拉伊地区、邦代勒坎德和温德雅地区的18个种群共507个个体进行了种群遗传多样性和结构评估。研究结果显示，各种群具有较高的遗传多样性，平均预期杂合度和观察杂合度分别为0.761和0.585。中等程度的遗传分化（F_ST=0.116）与相对较高的基因流（Nm=1.906）相结合，表明各种群之间具有相当的遗传连通性。贝叶斯STRUCTURE分析鉴定出两个主要遗传聚类，这一结果也得到了不加权对群法（UPGMA）和主坐标分析的支持。主成分判别分析进一步揭示了更高层次的遗传结构，提示在两个遗传聚类内部存在更细粒度的分化。曼特尔检验和偏曼特尔检验表明，地理距离而非环境异质性是决定当代遗传结构的主要因素。瓶颈分析显示，大多数种群近期经历了种群扩张，而仅GIR种群检测到近期瓶颈效应。生态位建模表明，最湿季平均气温和最干季降水量是决定S. robusta分布的主要生物气候因素。预测分布图显示，适生境明显向北和向上坡方向收缩，这可能会增加北部平原种群面临的脆弱性。相比之下，印度北部和东北部的泰拉伊地区及希瓦利克山脉从末次冰期最盛期至今气候适宜性相对稳定，突显了其可能作为气候避难所的作用。总体而言，Shorea robusta尽管经历了历史气候波动和当代栖息地破碎化，仍保留了可观的遗传多样性和连通性。因此，保护工作应同时关注两大主要遗传聚类和气候稳定的避难种群。整合景观基因组学、基因型-环境关联分析和生态位建模，将有助于进一步识别气候适应性变异并制定气候韧性保护策略。