《International Journal of Molecular Sciences》：Whole Genome Resequencing Reveals High Genetic Homogeneity and Localized Candidate Differentiation Signals in Saxidomus purpuratus Along the Yellow and Bohai Sea
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紫贻贝（Saxidomus purpuratus）是我国北方沿海具有重要经济价值的双壳贝类，日益加剧的捕捞压力正威胁其野生种群资源，但其全基因组水平的群体遗传变异特征仍缺乏系统研究。研究人员对来自黄海北部（东港，DDDG；甘井子，DLGJ；环翠，
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紫贻贝（Saxidomus purpuratus）是我国北方沿海具有重要经济价值的双壳贝类，日益加剧的捕捞压力正威胁其野生种群资源，但其全基因组水平的群体遗传变异特征仍缺乏系统研究。研究人员对来自黄海北部（东港，DDDG；甘井子，DLGJ；环翠，WHHC）和渤海（长岛，YTCD；莱州，YTLZ）5个群体的75个野生个体进行了全基因组重测序。所采样群体表现出相对较低的遗传多样性（期望杂合度He = 0.1301–0.1324）、微弱的群体间分化（固定指数Fst = 0.0035–0.0040）以及杂合子缺失（近交系数Fis = 0.0480–0.0831）。主成分分析（PCA）、邻接法（NJ）系统发育树和ADMIXTURE分析均未检测到地理结构。成对序列马尔可夫共祖分析（PSMC）揭示了各群体一致的种群历史动态，即在中更新世扩张后持续下降，与历史上的等位基因交流相符。选择扫描分析（以DDDG为目标群体，WHHC和YTCD为参考群体）共鉴定出1268个候选基因，其中197个在两个比较中均被检出。在屏蔽串联组蛋白基因簇后，其余155个非组蛋白候选基因归入5个功能类别：受体与信号转导、膜转运与离子通道、先天免疫与防御、细胞外基质与黏附、解毒与代谢。这些信号在两个比较中重复出现，提示DDDG可作为基因型–环境关联分析的候选群体。综上，研究结果表明5个群体构成一个遗传上高度连通的整体，同时定位了一小批可能支撑局部适应的候选位点，可为种质增殖放流计划提供科学依据。
论文解读
一、研究背景与科学问题
遗传多样性是群体适应环境变化和长期进化的基础，也是水产动物种质资源评价与选择育种的重要依据。在海洋双壳贝类中，浮游幼虫的扩散能力可在成体移动受限的情况下维持群体间的遗传连通性，因此其遗传变异的空间格局受地理距离、环境异质性和捕捞压力的共同塑造。紫贻贝（Saxidomus purpuratus）是一种埋栖型双壳贝类，分布于中国北方沿海、日本和朝鲜半岛沿岸，其野生资源正面临日益加剧的捕捞压力，亟需开展遗传资源评估与保护。然而，此前对该物种的遗传学研究主要依赖线粒体序列、分子标记和转录组数据，这些方法仅能提供母系谱系、标记变异和基因表达等方面的有限信息，难以解析全基因组水平的核基因组结构、群体混合和分化特征。相比之下，全基因组单核苷酸多态性（SNP）数据已在多种海洋贝类中成功解析了与局部环境条件或人工选择相关的群体分化信号，并能在一个统一的分析框架内同时获取遗传多样性、种群历史动态和群体结构信息。截至目前，紫贻贝尚未有全基因组水平的群体结构与分化特征的系统报道。本研究旨在回答三个核心问题：区域流系驱动的幼虫扩散是否足以维持群体间的高度连通性；黄渤海陡峭的温度–盐度梯度是否在有限位点上驱动了分化选择，从而在最环境特异的位点产生局部候选分化信号；5个群体是否共享由第四纪冰期–间冰期海平面波动塑造的共同种群历史。
二、研究设计与主要技术方法
研究人员于2025年11月至12月间，在黄海北部（东港DDDG、甘井子DLGJ、环翠WHHC）和渤海（长岛YTCD、莱州YTLZ）5个采样点各采集15个野生紫贻贝个体，共75个样本，采样范围跨越约2.5°纬度和4.4°经度，覆盖了从鸭绿江口低盐冷水环境到莱州湾半封闭高变幅环境的对比性水文条件。所有个体均为3龄、市场规格的野生性成熟成体。研究采用全基因组重测序策略，在BGI DNBSEQ平台完成150 bp双端测序，平均深度约10×，共产生804.7 GB干净数据。序列比对使用BWA-MEM2完成，变异检测采用GATK HaplotypeCaller流程，经严格硬过滤后保留20,702,921个双等位SNP用于后续分析。主要分析方法包括：VCFtools计算遗传多样性参数、PopLDdecay评估连锁不平衡（LD）衰减、GCTA进行主成分分析（PCA）、PHYLIP构建邻接法（NJ）系统发育树、ADMIXTURE推断群体结构、TreeMix推断基因流、PSMC重建历史有效种群大小（Ne），以及基于加权Fst和核苷酸多样性比值（π比值）的滑动窗口选择扫描，辅以XP-CLR交叉群体复合似然比扫描进行验证。
三、研究结果
3.1 数量性状分析
数量性状在群体间存在差异：WHHC群体平均壳长、壳高和湿重最大，YTLZ群体平均壳宽最大，DDDG和YTCD群体湿重较小（约205 g），比WHHC低24.5%。壳高/壳长比（0.783–0.817）和壳宽/壳长比（0.512–0.549）在各群体间变异有限，表明形态差异主要体现在整体体型大小而非相对比例上。壳尺寸的变异系数较低（3.2%–6.2%），湿重变异系数中等（9.5%–14.2%），群体内体型变异有限。
3.2 测序与遗传变异鉴定
全基因组重测序共鉴定出112,162,272个变异位点，其中81.9%为双等位变异。经MAF > 0.05和基因分型率 ≥ 80%过滤后，保留20,702,921个SNP用于下游分析。功能注释显示多数SNP位于基因间区（53.5%）和内含子区（32.8%），外显子区SNP中53.9%为同义突变，45.4%为非同义突变。
3.3 遗传多样性与连锁不平衡
5个群体的遗传多样性指标高度相似：MAF为0.0699–0.0713，观测杂合度（Ho）为0.1193–0.1257，期望杂合度（He）为0.1301–0.1324，多态信息含量（PIC）为0.1215–0.1236。所有群体的Ho均低于He，Fis为0.0480–0.0831，表明普遍存在杂合子缺失。YTLZ群体Fis最高，约为DLGJ的1.7倍。各群体LD衰减曲线相似，r2从0.3882–0.3893降至0.2以下后趋于平稳。
3.4 群体遗传结构与分化
PCA分析中所有个体在PC1和PC2上相互重叠，无群体占据独立区域；NJ树中不同群体的个体在短分支上相互穿插，无群体形成单系群，多数节点自举支持率低于50%；ADMIXTURE在K = 1时交叉验证误差最低（0.54）。两两群体间Fst为0.0035–0.0040，虽然数值很小，但1000次窗口自举的95%置信区间均不包含零，表明存在微弱但统计显著的分化。黄海与渤海群体间的地理分离在现有空间尺度上不显著。
3.5 基因流与种群历史
TreeMix分析将DDDG置于最早分支，YTCD次之，DLGJ、WHHC和YTLZ形成聚类。OptM选择含两条迁移边的模型，可解释约92%的样本协方差。PSMC分析显示，约100万年前Ne维持在3.0 × 104–3.6 × 104；中更新世约30万–50万年前Ne增至5.0 × 104–5.5 × 104；随后在晚更新世持续下降，约1万年前降至1.0 × 104–1.3 × 104。5个群体的种群历史轨迹高度一致，支持共享的种群历史。
3.6 候选分化区域检测与功能富集
以DDDG为目标群体进行选择扫描：与YTCD的跨海比较鉴定出381个候选区域和775个基因，富集于免疫应答、跨膜转运和细胞–细胞外基质黏附等通路；与WHHC的海内比较鉴定出365个候选区域和690个基因，涉及膜表面与胞外互作、受体和离子通道介导的信号转导、解毒与脂质代谢。两个比较共鉴定1268个候选基因，其中197个为共有基因。共有基因经XP-CLR验证显著富集于全基因组前5%窗口。排除42个串联组蛋白基因簇（g13820-g13861）后，剩余155个非组蛋白候选基因归入5个功能类别：受体与信号转导、膜转运与离子通道、先天免疫与防御、细胞外基质与黏附、解毒与代谢。共有基因中包含TLR6、TLR13、补体相关因子、抗病毒响应基因TRIM33和鸟苷酸结合蛋白1，以及NHERF1样和periostin样细胞外基质蛋白。蛋白–膜适配器活性（GO:0043495）在两个比较中均排名第一，是最强且最一致的功能信号。
四、讨论与结论
讨论部分指出，紫贻贝的遗传多样性与黄渤海其他埋栖型双壳贝类相当，但低于栉孔扇贝、虾夷扇贝和太平洋牡蛎等物种，这与其狭盐性、冷水性、埋栖型的生态习性以及第四纪海平面变化导致的栖息地收缩相符。所有群体均表现出杂合子缺失，可能源于近交、相关个体集中采样、繁殖贡献不均或隐性群体亚结构。群体间微弱但显著的分化与区域流系介导的幼虫扩散维持的高度连通性一致，5个采样点应视为单一高度连通群体连续体中的繁殖群而非生殖隔离的独立群体。DDDG群体在两个参考比较中均出现重复的局部候选分化信号，提示局部适应可在高基因流下存续，但需结合环境监测和功能验证方能确认适应性意义。在资源保护方面，低分化支持将5个群体作为单一种质单元管理，DDDG和YTLZ需单独监测；增殖放流应使用多样性高、亲缘关系弱的亲本，增加有效繁殖亲本数量并平衡性别比例和家系贡献；选择育种应优先拓宽遗传基础而非保留少数表型优良个体，DDDG群体中与免疫防御、膜转运、解毒代谢和贝壳形成相关的候选基因可作为抗逆性和生长性状功能评价的靶点。
研究结论可翻译为：通过对黄渤海5个群体75个野生紫贻贝个体的全基因组重测序，研究人员揭示了该物种相对较低的遗传多样性、杂合子缺失和微弱的分化水平。在现有采样和标记分辨率下未检测到与地理分布一致的遗传结构；微小但统计显著的分化与区域流系介导的幼虫扩散所维持的高度连通群体连续体相符。DDDG群体携带在两个参考比较中均重复出现的局部候选分化信号，相关基因富集于免疫防御、膜转运和解毒通路。5个群体宜作为单一区域单元管理，DDDG和YTLZ需单独监测；选择育种应优先构建宽广的遗传基础以维持长期选择响应。
