昆明植物所在壮丽含笑保护遗传学研究方面取得新进展
壮丽含笑（Michelia lacei W.W.Smith）为木兰科（Magnoliaceae）含笑属常绿乔木，在《中国生物多样性红色名录——高等植物卷（2020）》中的受威胁等级为濒危（EN:B1ab(i ，iii)；D），被列入了2023年12月15日云南省人民政府批准发布的《云南省重点保护野生植物名录》。壮丽含笑也是《“十四五”全国极小种群野生植物拯救保护建设方案》和《云南省极小种群野生植物拯救保护规划（2021-2030）》中急需开展研究和拯救保护的目标物种。在此之前，极小种群野生植物综合保护团队基于野外调查和标本、文献查阅，对壮丽含笑当前以及未来的潜在适生区域进行模拟，为其保护策略制定提供了参考。为了进一步揭示壮丽含笑濒危的分子机制，研究团队对植株进行系统采样，开展了该物种的保护遗传学研究。
图1 壮丽含笑植株以及样品采集分布
该研究共采集52株野生壮丽含笑（分布于滇东南）和12株（引自龙陵县）昆明植物园迁地保护个体，共64个样品进行转录组测序。基于数据分析，明晰了壮丽含笑所有采样植株来自3个遗传背景。遗传多样性（π= 0.298）相对于其它木兰科受威种类而言具有较高的水平，但是近期存在强烈的自交现象（FIS= 0.358）。昆明植物园迁地保护种群（KM）与滇东南种群之间存在明显的遗传分化（FST= 0.170–0.304），基因流分析也表明在近期滇东南种群之间存在明显的基因流，与昆明植物园迁地保护种群未发生基因交流现象。基于遗传结构和地理距离将64个样品分成了两个谱系，即昆明植物园迁地保护种群谱系和滇东南野生种群谱系，这两个谱系在近一百万年的时间里都发生了3次瓶颈效应，最后在近1000年前两个谱系的有效种群大小分别为85851和416622。通过使用SNPs与环境因子相关联，共有805个离群位点被筛选出来。基于基因注释结果，发现该物种正在经历特定的生理过程，逆境胁迫或进行特定的代谢调控。这些基因的显著表达可能是物种为了适应环境变化或应对生物胁迫而进行的反应。特别是滇东南八寨种群（BZ）具有515个离群位点，表明该种群对当地气候环境的改变具有较强的适应潜力。
图2 壮丽含笑的种群结构划分
图3 壮丽含笑的种群历史动态以及基因流
结合该研究结果和野外种群现状调查分析，壮丽含笑当前“极小种群”形成的主要原因是近期强烈的人为活动。虽然壮丽含笑不同种群具有较高的遗传多样性，但是其存在明显的自交现象，未来若不采取遗传拯救措施，将会因进一步的自交衰退导致适应性降低，加速种群衰退。目前，研究团队基于该研究结果，制定了种子采集策略，通过采种育苗，迁地保护不同遗传背景的植株，并计划通过种群增强、回归和必要的遗传拯救措施（如种群间人工杂交）等，进行壮丽含笑的拯救与综合保护。
该研究以Transcriptome data analysis provides insights into the conservation of Michelia lacei ，a Plant Species with Extremely Small Populations distributed in Yunnan Province ，China为题发表在BMC Plant Biology上。中国科学院昆明植物研究所云南省极小种群野生植物综合保护重点实验室硕士研究生刘阳为论文的第一作者，孙卫邦研究员为通讯作者。该研究工作得到了国家重点研发计划科技基础资源调查专项项目（2017FY100100）、国家自然科学基金（32101407）和NSFC-云南省联合基金重点项目（U1302262）的支持。