无患子属（Sapindus）是重要的经济树种，其种子油脂适用于生物柴油生产，果皮富含三萜皂苷等活性成分，广泛应用于医药和日化领域。然而，其育种进程因世代周期长和遗传资源缺乏而受阻。

近日，北京林业大学林学院贾黎明教授团队联合新加坡南洋理工大学Jarkko Salojarvi教授团队，在国际权威期刊《Plant Biotechnology Journal》在线发表研究成果：《Genetic diversity and adaptive evolutionary history of Sapindus in China: insights from whole-genome resequencing of 100 representative individuals》。

该研究通过全基因组重测序技术，对来自中国不同地区的100个代表性无患子个体（涵盖3个物种及60个种群）进行分析，旨在解析其遗传多样性、群体结构及适应性进化机制。

北京林大这篇群体文章分析方法很典型！
主要分析方法及结果
1. 全基因组重测序与遗传结构分析
方法：对100个无患子个体进行Illumina双端测序（平均深度12.89×），比对至S. mukorossi参考基因组，鉴定高质量SNP位点，结合PCA、Admixture和系统发育树分析群体结构。
结果：
群体分为六类：S. delavayi、S. rarak、北部群体（北方气候适应）、东南群体（遗传多样性最高）、贵州群体（干热河谷适应）及自然杂交种（R84和R100）。
S. delavayi和S. rarak为二倍体，SNP多样性低于S. mukorossi，遗传分化显著（Fst=0.634）。自然杂交种表现出杂种优势（高产但种子不育），推测为东南群体与S. delavayi的基因交流产物。
2. 群体历史与基因流模拟
方法：利用PSMC和SMC 模型推断有效群体大小变化，Treemix分析基因流动路径。
结果：
所有群体在约10万年前经历瓶颈，东南群体为起源中心，推测其于26万年前向西南扩散形成S. rarak，24万年前向云贵高原扩散形成S. delavayi。
北部群体约1.6万年前从东南群体分化，通过选择获得耐寒性；贵州群体约1万年前形成，受干旱和低温选择压力。
基因流分析显示北部群体向西部群体（S. delavayi/S. rarak）存在基因渗透，可能由候鸟传播或人类活动导致。
3. 选择清除分析揭示适应性基因
方法：基于Fst与核苷酸多样性比值（π ratio）及XP-CLR方法，检测不同地理群体的选择信号。
结果：
贵州群体：受干旱与低温选择，富集CAMTA（耐寒）、GH3（生长调节）、NLRC3（抗病）等基因。
北部群体：耐寒相关基因（如HD-ZIP）和三萜皂苷合成关键基因CYP716A、LUP4被强烈选择。
东南群体：脂肪酸合成基因（如KCS、FATA）受选择，与高油脂含量表型相关。
4. 全基因组关联分析（GWAS）鉴定油脂合成基因
方法：对81个S. mukorossi个体的油脂成分进行GWAS分析，结合线性混合模型筛选显著关联位点。
结果：
油酸（OA）和亚油酸（LAD）合成的关键基因（如FAD2、ACSL）在染色体1、5、9上显著关联。
染色体9存在多脂肪酸关联热点，可能与未知新基因相关。
叶片性状关联分析发现LHCB1（光合作用）和GSR（抗氧化）基因，提示表型适应与抗逆性协同进化。
本研究首次系统揭示了无患子属在中国的遗传多样性与适应性进化机制，明确了地理分化和物种形成的历史动态，为种质资源保护提供了科学依据。发现的耐逆基因（CAMTA、HD-ZIP）和代谢通路关键基因（CYP716A、FAD2）可直接指导分子育种，提升油脂产量或皂苷含量。自然杂交种的杂种优势为培育高产新品种提供了材料，而其不育性提示需探索无性繁殖技术。研究整合基因组学与表型数据，建立了无患子“基因型-表型-环境”关联框架，为其他多年生经济树种的遗传改良提供了方法论参考。
论文链接：
https:///10.1111/pbi.70058

END

让知识分享更顺畅
点击下方图片直达本号精品合集，发现更多知识
组学大讲堂致力于基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学等组学知识及生信技能的传播，让知识分享更顺畅！

为了避免我们意外失散
快把“组学大讲堂”设置为星标吧★
只需三步↓↓