眾所周知，我國喜馬拉雅、橫斷山地區，孕育了豐富的植物多樣性。而同樣是我國著名高原地區的黃土高原由於水土流失、氣候惡劣，植物豐富度較低，據統計現時不足4500種維管植物。由於喜馬拉雅、橫斷山地區和黃土高原在海拔、地質歷史與氣候環境等方面差异顯著，在异域物種形成與種群分化方面，具有重要的促進作用。然而，現時很少被子植物可以同時在這三大高原地區廣泛分佈。
互葉醉魚草（Buddleja alternifolia）屬於玄參科醉魚草屬中唯一一種葉為互生的重要觀賞植物，集中分佈在喜馬拉雅、橫斷山和黃土高原地區（下稱：三大區域）。尤其是分佈於黃土高原的互葉醉魚草，每當夏季開花時，成為黃土高原一道亮麗的風景。正如此，互葉醉魚草已經發展成為寧夏、陝西和山西各省份重要的園林綠化植物。同時，位於黃土高原的互葉醉魚草生境片段化嚴重，在內蒙被列入了《內蒙古珍稀瀕危保護植物名錄》。
為了深入解析互葉醉魚草的分佈格局、種群歷史，以及與適應性分化相關的基因組痕迹，研究人員首先獲得了互葉醉魚草高品質基因組；然後獲得了三大區域48個居群的樣本重測序和31個居群的錶型與花瓣反射光譜數據。通過種群結構、種群歷史、祖先種群重建以及距離隔離（Isolation by distance，IBD），適應性隔離（Isolation by adaptation，IBA）檢驗、生態位分化檢測以及基於Fst和Sweepfinder的受選擇基因等綜合分析，深度揭示了互葉醉魚草跨區域和區域內的分化行程。主要結果如下：（1）三大區域的互葉醉魚草形成了3個獨立的明顯分支，且種群分化Fst均大於0.5，與基於形態數據的主成分分析結果吻合。說明三大區域的互葉醉魚草種群完成了异域物種分化。而位於黃土高原的種群，以六盤山為分界，形成了兩個分支，但基因流明顯，推測正處於鄰域物種形成階段。IBD和IBA檢測發現地理隔離比適應性差异，在互葉醉魚草不同區域間的基因組分化的作用中貢獻更大。（2）祖先種群重建的結果表明：在互葉醉魚草形成當前的分佈格局之前，沒有證據表明黃土高原種群是通過喜馬拉雅或者橫斷山區種群擴散而來。相反，更有可能的是由分佈更加廣闊的互葉醉魚草種群，經過諸如昆侖-黃河造山運動以及氣候動盪，收縮形成了當前的間斷分佈。（3）與種子休眠和成熟（GO:0010187，GO:0010431 and GO:0009845）以及與溫度刺激（GO:0009266）、寒冷（GO:0070417）和防禦（GO:2000068，GO:0016045）相關的基因功能有顯著富集，這些基因在互葉醉魚草分化過程中的適應性分化方面起著重要作用。以上結果近日在國際植物學著名期刊、中科院1區期刊New Phytologist上發表。
另外，與分佈於黃土高原、生境破碎化嚴重的互葉醉魚草不同，分佈於喜馬拉雅地區的互葉醉魚草與近緣種皺葉醉魚草（B. crispa）、互對醉魚草（B. wardii）同域分佈。互對醉魚草在發表之初，根據形態推測其起源可能是互葉醉魚草和皺葉醉魚草天然雜交形成。為了驗證互對醉魚草的雜交起源假說和解析親本物種的生殖隔離特徵，我們採集了2個雜交區、4個純親本居群的資料進行了7個基因片段和10個錶型性狀的綜合分析。此外，為了檢測親本種間雜交親和性的差异，研究人員又對引種於昆明植物園的親本進行了人工雜交授粉實驗。研究結果確證互對醉魚草為皺葉醉魚草和互葉醉魚草的自然雜交形成，且大部分是F1代，對維持親本物種間的界限和生殖隔離起了重要作用。綜合種間雜交授粉結果和自然雜交後代的母本葉綠體序列檢測，支持Lewis & Crowe於1958年提出的“SI×SC rule”假說。該研究結果發表於植物學主流期刊、JCRtop15%期刊BMC Plant Biology上。
以上研究由昆明植物研究所極小種群野生植物綜合保護研究大團隊孫衛邦研究組和馬永鵬研究組，聯合愛丁堡大學Milne Richard研究組、根特大學Yves Van de Peer研究組和北京源宜基因張仁剛團隊合作完成。上述研究得到國家自然科學基金（31770240）、第二次青藏高原綜合科學考察研究（2019QZKK0502）、雲南省極小種群野生植物保護與利用創新團隊（2019HC015）和中科院青促會項目（2018428）等的支持。
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圖1互葉醉魚草的樣本採集種群分佈圖以及基於重測序資料分析的種群遺傳結構、雜合度、主成分分析和聚類分析結果。
圖2互葉醉魚草的種群歷史動態以及祖先種群重建結果。
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