545 份银杏基因组重测序：揭开“活化石”的进化史

作为地球上最古老的现存植物之一，银杏（Ginkgo biloba） 已生存了超过 2 亿年，在剧烈的环境变迁中保持了强大的生命力。在发表于《自然·通讯》（Nature Communications）的最新研究中，我们发布了全球 51 个种群、545 棵银杏树的全基因组重测序数据，为银杏的进化历史、种群动态和适应性提供了前所未有的见解。

主要发现

• 鉴定出中国境内的三个避难所： 研究确认，在更新世冰期期间，银杏种群在中国境内的西南、华南和华东三个避难所（Refugia）中得以幸存。遗传分析揭示了四个古老的遗传组分，其中华北地区的种群是由华南和西南谱系杂交形成的。

• 人类活动对银杏传播的影响： 系统发育和遗传分析表明，银杏曾多次经由人类活动从中国东部引入日本、韩国、欧洲和北美。这一发现支持了人类在该物种全球复兴中扮演关键角色的假设。

• 气候适应性与韧性： 通过物种分布模型（SDM），我们重建了银杏在历史气候事件中的生境变迁，展示了其在末次冰盛期（LGM）后向北扩张的过程。温度季节性和降水模式等生物气候因素被确定为驱动银杏分布的关键因素。

• 自然选择与遗传适应： 全基因组扫描发现了与抗逆性、抗真菌和极端天气适应相关的基因，凸显了银杏在恶劣环境条件下生存的能力。

研究感悟

该项目启动于大规模基因组研究计划初期，旨在充分利用我们新开发的 DNBSEQ 测序平台。葛颂教授和徐讯院长远见卓识地提出开展大规模高质量植物基因组研究的构想，并与该领域的顶尖专家——浙江大学赵云鹏教授展开了深度合作。考虑到银杏作为裸子植物在历史、文化和科学上的独特地位，我们意识到开展全面的群体基因组学研究具有极高的价值。

银杏基因组大小约为 10 Gb，对数百棵树进行测序带来了巨大的数据生成和分析挑战。克服这些障碍后，我们成功完成了研究，为银杏的进化和生态动态提供了宝贵见解。除了本文发表的内容，这一庞大的数据集还让我们成功鉴定出了性染色体，揭示了银杏基于 XY 的性别决定系统。这一发现令人兴奋，因为植物（尤其是像银杏这样古老的谱系）的性别决定机制一直是进化生物学中极具魅力的课题。

尽管我们最初关于性别决定的研究未能随此文一同发表，但随后我们通过测序和组装更多的银杏基因组扩展了数据集，并进一步精炼了对性别决定区域的分析。我们期待在不久的将来发表这些新发现，进一步推进我们对植物遗传学和进化的理解。

研究全文可通过 Nature Communications 在线访问。