在物種形成或物種入侵到新生境時，往往只涉及祖先物種里的少數(shù)群體或個體，從而導(dǎo)致形成的新物種或入侵群體的遺傳多樣性下降，即所謂“瓶頸效應(yīng)”。盡管瓶頸效應(yīng)使得新物種或入侵群體遺傳多樣性很低，但這些群體仍能夠適應(yīng)新生境。這種很低的遺傳多樣性和很強的適應(yīng)能力之間的巨大反差被稱為“生物入侵的遺傳悖論”。對于這一問題的研究，有助于加深人們對于物種適應(yīng)性進(jìn)化的理解。

　　十字花科芥屬植物Capsella rubella是一個新近起源的二倍體物種，為擬南芥的近緣種，其祖先物種為C. grandiflora。在進(jìn)化過程中，C. grandiflora的少數(shù)個體交配系統(tǒng)從異交變?yōu)樽越?，從而產(chǎn)生了C. rubella。盡管C. rubella的遺傳多樣性較低，但其分布范圍卻比其祖先物種要大，因此成為了研究“生物入侵的遺傳悖論”的一個典型案例。

　　中國科學(xué)院植物研究所郭亞龍研究組與葛頌研究員同澳大利亞莫納什大學(xué)Sureshkumar Balasubramanian教授合作，通過比較C. rubella與C. grandiflora，發(fā)現(xiàn)了“生物入侵的遺傳悖論”的一個進(jìn)化機制。研究人員發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)座子在C. rubella里高度富集，其變異促進(jìn)了快速的表型變異。例如轉(zhuǎn)座子插入到開花時間相關(guān)基因FLC區(qū)域促進(jìn)開花，早開花使這個物種能夠適應(yīng)地中海區(qū)域夏季炎熱干燥的氣候。

　　該研究表明，遺傳多樣性很低的物種能夠通過轉(zhuǎn)座子的大量擴(kuò)增，快速產(chǎn)生遺傳變異，并導(dǎo)致開花時間等關(guān)鍵適應(yīng)性狀的變異，從而提高其適應(yīng)能力。該研究揭示了“生物入侵的遺傳悖論”一個可能原因，即轉(zhuǎn)座子的“爆發(fā)”產(chǎn)生的遺傳變異可以使遺傳多樣性很低的物種能夠快速適應(yīng)新生境。

　　該研究于3月15日發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊PNAS上。郭亞龍研究組博士研究生牛小敏和徐永超為共同*作者，郭亞龍研究員為通訊作者。該研究得到基金委“微進(jìn)化過程的多基因作用機制”重大研究計劃、中科院B類戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項“植物特化性狀形成及定向發(fā)育調(diào)控”、中科院種子創(chuàng)新研究院以及中科院國際人才計劃資助。

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