杂交谱系的发现为树木如何适应气候变化提供了线索

宾夕法尼亚州立大学研究人员领导的一个团队表示，怀俄明州西部杨树杂交种群的发现，为自然杂交如何影响许多植物物种的进化提供了见解。他们还表示，他们的发现表明，物种之间的遗传交换可能对适应环境变化至关重要

这项研究描述了一种新的杂交黑白杨谱系，即毛白杨和香脂杨谱系，发表在《分子生态学》上。宾夕法尼亚州立大学农业科学学院副教授、团队负责人吉尔·汉密尔顿表示，这只是表明自然杂交在许多植物物种的进化中发挥了重要作用的最新研究

宾夕法尼亚州立大学Schatz树木分子遗传学中心主任汉密尔顿说：“不同物种之间的杂交在自然界中发生的频率比我们想象的要高得多，尤其是在森林树木中。这不一定是一件坏事，因为它可能是一种促进气候变化适应的自然机制。”

“像这样的研究对于开始梳理人口历史、基因流和不同基因组祖先之间的相互作用如何塑造自然杂交区至关重要，以便更好地预测未来种质资源的流动和气候辅助的森林管理。”

大多数黑棉种群存在于潮湿的沿海地区。然而，Schatz中心的博士后研究员Constance Bolte指出，大约80万年前，这些树木开始出现在内陆和东部的干旱环境中，他领导了这项研究的后期阶段。她推测，这一运动可能是由于与香脂杨树杂交获得的遗传变异而促进的，这些变异使它们能够在炎热干燥的条件下生存

Bolte指出，研究中描述的杂交谱系具有“一些非常有趣的遗传组合”，使树木能够在干旱的栖息地茁壮成长

她说：“这些沿海种群对潮湿条件有特殊的适应能力。”。“但气候一直在变化，因此它们的分布现在非常有限，可能是因为该地区更干燥。因此，这些杂交种表现更好，因为它们有在干燥气候中生存的遗传工具。”Bolte说，姐妹物种之间的杂交在林树中经常发生，并补充说，这项研究表明了利用自然杂交历史进行林木育种和管理的价值

“我们的数据表明，稳定的谱系形成可以通过杂交产生，”她说。“从历史上看，在保护工作中没有考虑过杂交种，然而，如果这些杂交种恰好适合在干旱或其他极端气候下生存，那么保护和管理这些种群的自然遗传资源可能至关重要，特别是在快速变化的气候条件下。”

研究小组在分析了从阿拉斯加到怀俄明州的七个样带（或从北到南排列的狭窄地带）收集的546棵白杨树插条的遗传组成后，发现了黑棉木-香脂杨稳定的杂交谱系，这些样带分布在不列颠哥伦比亚省和加拿大阿尔伯塔省之间

根据汉密尔顿的说法，只有使用大数据处理技术和宾夕法尼亚州立大学计算与数据科学研究所提供的ROAR协作集群等设施的巨大计算能力，才能进行这样的分析 More information: Constance E. Bolte et al, Genomic insights into hybrid zone formation: The role of climate, landscape, and demography in the emergence of a novel hybrid lineage, Molecular Ecology (2024). DOI: 10.1111/mec.17430

Journal information: Molecular Ecology