气候梯度与栖息地不连续性塑造了一种春季专性植物的遗传变异

《Annals of Botany》：Climate Gradients and Habitat Discontinuity Structure Genetic Variation in a Spring-Specialist Plant

　　

摘要

背景与目的

依赖地下水的生态系统在干旱地区支撑着不成比例的生物多样性，然而泉生植物的群体遗传学仍知之甚少。在此，我们首次为猩红猴面花（Mimulus verbenaceus，车前草科）提供了全物种遗传数据集。这是一种泉生特有种，广泛分布于北美沙漠地区的泉眼、泉流及相关河岸区域。本研究旨在将景观特征与气候梯度与该系统中的空间遗传结构联系起来。

方法

我们使用全基因组简化表示法测序数据，包含来自17个种群175个个体的10,760个SNP位点，表征了遗传分化和多样性的模式。采用ADMIXTURE和主成分分析评估种群结构。此外，我们通过冗余分析检验了气候对猩红猴面花全分布区遗传变异的贡献。

主要结果

遗传分化的模式与泉生动物类群的更为一致，而非高地植物或泛化性河岸植物。我们在广泛的区域尺度和精细的局部尺度上均发现了强烈的种群结构。尽管地理与空间结构是所有尺度上遗传结构的主要驱动力，但河岸连通性影响了局部的多样性模式，而对局部气候变异的适应在区域尺度上的影响更为显著，其中温度、相对湿度以及季风驱动的气候梯度均促进了遗传分化。

结论

我们的研究结果强调了孤立的多年生地下水源地以及气候梯度与该泉生植物遗传变异之间的独特关联。这些发现表明，泉生植物在生态理论、管理和保护中值得给予特别关注。

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