利用简化基因组测序（RAD-seq）研究罗浮栲自然群的物种分化

Castanopsis belongs to the family of Fagaceae. Castanopsis species are dominant tree species in ever-green broad-leaved forests of subtropical China. Eight species including C. fabri constitute a nature group, in which gene exchange blur the species boundaries and phylogenetic relationships. The morphological and ecological differences are maintained in despite of gene exchanges between closely related Castanopsis species. Divergent selections are believed to play very important role in species differentiation and permit coexistence of closely related species. In this study, population gemomic approach of RAD-seq will be explored to investigate the species boundaries and phylogenetic relationships among species in C. fabri group; to reveal the genetic loci potentially linked to barriers of gene flow between C. fabri and C. lamontii and further our understanding of the role of divergent selections in coexistence of closely sympatric species.

栲属（Castanopsis）植物是壳斗科常绿阔叶树种，是我国重要的林木种质资源。罗浮栲自然群包括了八种亲缘关系很近，有时难以区分的树种。在这个自然群内，一方面，可能存在的种间基因交流使得物种间的界限变得模糊；另一方面，歧化选择的作用又使得物种间保持了形态和生态方面的不同。因而从群体基因组水平寻找适应性相关的分子标记对理清这些物种间的进化关系，了解歧化选择在同域物种分化中的作用，以及对林木种质资源开展优异基因挖掘都是至关重要的。RAD-seq是随着高通量测序技术的出现应运而生的一种简化基因组扫描方法，既降低了基因组研究的复杂度，又可快速鉴定出大量的SNP分子标记。本研究拟利用RAD-seq技术对罗浮栲自然群各物种进行群体水平的简化基因组扫描研究，以期了解罗浮栲自然群内物种间的界限和系统发育关系；寻找罗浮栲和鹿角栲基因组上阻碍基因交流的遗传位点，揭示歧化选择在罗浮栲和鹿角栲同域分化中作用。

罗浮栲自然群是我国亚热带常绿阔叶林重要树种。在这个自然群内，一方面，可能存在的种间基因交流使得物种间的界限变得模糊；另一方面，选择的作用又使得物种间保持了形态和生态方面的不同。因而从群体基因组水平研究这些物种间的遗传分化、进化关系以及基因交流是至关重要的。我们利用简化基因组（RAD-seq）测序技术对罗浮栲自然群以及其他栲属物种的系统发育关系进行研究。采用最大似然法和贝叶斯法对栲属物种进行系统发育重建，并检测物种间的基因交流，进而了解物种间基因交流对系统发生关系的影响。系统发生分析结果表明最大似然树和贝叶斯系统树具有一致的拓扑结构。但在系统发生树中存在同一物种不同群体的个体没有形成一个单系而是表现为并系的现象，而且还有一些分支支持率很低，这些结果暗示栲属植物某些物种间可能存在基因流。罗浮栲自然群没有形成一个单系，鹿角栲显示出与甜锥和米锥有更近的遗传关系。我们利用D-statistic test以及Four-population test）检验方法来检测栲属物种间是否存在基因交流，进而了解物种间基因交流对系统发生分析的影响。D-statistic test和Four-population test的检测结果都支持同域分布的甜槠和米槠、红锥和米槠存在有极显著的基因交流。尽管Four-population test的检测结果支持罗浮栲和瓦山栲之间, 银叶栲和小果栲之间可能有基因交流，但是D-statistic test的检测结果并不显著，因此还需要采集更多群体样本来开展更深入的研究来验证这些种类间是否发生过基因交流。从以上结果我们可知栲属某些物种间确实存在基因交流，这也是影响栲属物种系统发生分析的一个重要原因。另外群体水平的简化基因组分析表明罗浮栲和鹿角栲之间有明显的遗传分化，也存在显著的基因交流。