高山地区孕育了丰富的植物类群，其中的典型代表包括青藏高原地区。该地区是多个类群的分布中心和分化中心，例如龙胆属（Gentiana）共360余个物种，约250种分布于青藏高原地区，是高原“三大名花”之一，也是我国生物多样性的重要组成部分，但其多样性的形成原因及机制仍不清楚。

我院植物多样性研究团队付鹏程博士以龙胆属广义小龙胆组中的常见种——刺芒龙胆（G. aristata）为对象，基于29,865个SNP和23个叶绿体全基因组，发现刺芒龙胆的西部支系与其他支系存在地理隔离和明显的遗传分化（F_ST=0.436–0.529），且花冠为独有的蓝色，表明种内存在隐存多样性（图1）。刺芒龙胆沿着巴颜喀拉山这一地理屏障分布着大量的杂交种群，系统发育分析显示种内存在明显的核质冲突，上述结果一致表明刺芒龙胆种内杂交现象非常普遍。该研究表明地理屏障和气候波动在物种分化和杂交中发挥着重要作用，并揭示隐存多样性和杂交是青藏高原地区生物多样性的重要部分。相关研究结果以Cryptic diversity and rampant hybridization in annual gentians on the Qinghai-Tibet Plateau revealed by population genomic analysis为题发表于中科院一区期刊Plant Diversity。付鹏程博士为第一作者和通讯作者，中国科学院西北高原生物研究所高庆波研究员、洛阳师范学院孙姗姗博士以及本科生郭巧巧和常迪参与了该工作。该研究得到河南省自然科学基金和河南省高校重点科研项目的支持。

图1.刺芒龙胆的遗传结构。蓝色花冠（Type B）仅见于西部支系种群YS和LWQ，紫色花冠（Type A）见于其他种群

付鹏程博士和孙姗姗博士以该团队2021年发表的新种——何氏秦艽（G. hoae）为研究对象，基于561,302个SNPs、叶绿体基因组序列和环境数据，分析了其物种形成过程和机制。结果表明，何氏秦艽与全萼秦艽是近缘种，但存在明显的地理隔离，且何氏秦艽的自交系数显著高于全萼秦艽。两者均经历了古杂交事件，并在染色体水平检测到了明显的杂交信号，核质系统树冲突源于频繁杂交导致的叶绿体捕获。生态分析表明，两个物种在历史上曾同域分布，气候波动和生态偏好性的分化选择促进了两者的遗传分化和异域分布。在何氏秦艽和全萼秦艽中检测到2993个物种特异性SNPs，其中有112个错义突变，对应的功能基因与非生物胁迫和叶、花粉管发育相关。青藏高原常见的多倍化现象并未参与何氏秦艽的起源。本研究表明，龙胆属的物种分化是由杂交、地理隔离、繁育系统差异、生态偏好性进化等多因素综合导致的。该成果在2023年5月召开的“2022全国系统与进化植物学研讨会暨第十五届青年学术研讨会”上作了分组报告，并以“Hybridization and divergent climatic preferences drive divergence of two allopatric Gentiana species on the Qinghai–Tibet Plateau”为题发表在植物学经典期刊Annals of Botany上。付鹏程博士是论文第一作者，孙姗姗博士是论文通讯作者，爱丁堡大学Alex Twyford博士、中科院西北高原生物研究所陈世龙研究员、洛阳师范学院生命科学学院本科生郝雨童、张悦参与了本工作。本研究得到了国家自然科学基金和河南省自然科学基金的资助。

图2.何氏秦艽与全萼秦艽染色体水平的杂交信号检测（左）和冗余度分析（右）

图3.付鹏程博士在学术会议上作报告

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.pld.2023.10.004

https://doi.org/10.1093/aob/mcad179