Nature雜誌線上發表了來自德國馬普研究所植物學大牛Detlef Weigel課題組題為“Natural selection on the Arabidopsis thaliana genome in present and future climates”的研究論文。該研究分別在西班牙和德國兩個降雨量不同的國家中種植517種天然擬南芥生態型，發現在西班牙的幹熱地區，自然選擇特別强烈，表現為63%的生態型被殺死，其中測序發現全基因組變異頻率達到5%。研究發現氣候自然選擇驅動的變異很大一部分可以從局部適應性中預測，因為在具有與實驗地點更相似的氣候的地理區域中發現這些遺傳變異被正選擇了。囙此，該研究提供了使用全基因組環境選擇模型的概念，以預測氣候變化對物種的進化影響-即物種的當地種群需要多少遺傳改變來重新適應未來的氣候。
為了預測氣候變化對生物多樣性的未來影響，典型的出發點是研究氣候耐受的極限，這可以從物種的當前地理分佈推斷出來。這些容差通常隨著時間的推移被視為靜態，並且根據氣候在容忍範圍內的地理區域是否會移動得比物種能够遷移的速度快來評估風險。然而，這些方法沒有考慮種內遺傳變異或自然選擇如何導致物種隨時間遺傳變異和適應環境？
該研究為了研究一年生植物擬南芥中的自然選擇，在擬南芥物種分佈的溫暖邊緣西班牙和在擬南芥分佈中心德國進行測試。在每個地點，該研究類比了德國典型的高降水量和西班牙典型的低降水量。研究表明在西班牙的低降水量和高植物密度下，517種生態型中只有193種存活，而在德國，每種生態型至少有少數植物可以繁殖。研究還發現大多數檢測到的等位基因經歷了間接自然選擇。此外，發現在低降水條件下正向選擇的等位基因在高降水條件下往往處於負選擇狀態，反之亦然。
之後，該研究建立了一個定量環境模型，可以根據過去的選擇和局部適應性來預測。這提供了一種預測等位基因在特定環境中是否應該新增或减少頻率的方法；然後，該模型可用於瞭解難以進入的環境甚至未來假設氣候中物種的進化壓力。研究認為隨著歐洲乾旱和溫度上升的新增，該模型預測從歐洲南端向北移動的定向自然選擇會新增，使許多本地擬南芥種群處於進化風險之中。
論文連結：
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1520-9
文章來源“iPlants”公眾號
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