东亚钻天杨种群基因组变异与气候适应机制研究

《Nature Communications》：Integrated pangenomics and population genomics reveal climate adaptation and maladaptation in an East Asian tree

　　

摘要

表征关键森林树种的基因组变异对于理解和预测陆地生态系统对全球气候变化的适应和适应不良至关重要。在本研究中，我们整合了东亚地区 44 个Populus davidiana自然种群的 222 个个体的五个高质量基因组和高深度全基因组重测序数据。我们的发现表明，基因组分歧与表观遗传和调控特征强烈相关，可变基因组区域与动态转座子活动密切相关，而该活动与表观遗传修饰相关联。群体规模的基因型 - 环境关联分析鉴定出 10,372 个适应性单核苷酸多态性（SNPs）和 1,322 个适应性结构变异（SVs）。其中，一个与温度相关的结构变异和一个与降水相关的结构变异经过功能验证，提供了它们分别在机械敏感离子通道PdaMSL10和转录因子PdaWRKY40的表达中发挥作用的证据。过表达和 RNA 干扰实验表明，PdaWRKY40的差异表达与干旱敏感性或耐受性密切相关，从而促进对多种环境条件的适应。此外，未来气候情景下的基因组脆弱性预测突出了结构变异（SVs）在环境适应中日益重要的作用。这些发现推进了我们对非模式关键物种气候适应背后遗传机制的理解，并为旨在提高气候韧性的育种计划提供了宝贵的遗传资源。