一個(gè)物種通常包括多種能適應(yīng)不同環(huán)境的生態(tài)型,這種局部適應(yīng)性受多個(gè)位點(diǎn)的等位基因調(diào)控,這些適應(yīng)性基因有助于提高生態(tài)型的環(huán)境適應(yīng)度。然而,目前尚不清楚生態(tài)型是如何產(chǎn)生的,不同生態(tài)型雜交后它們的適應(yīng)性等位基因的獨(dú)特組合又是如何保持的。
向日葵具有多種生態(tài)型,它們通常生長在中酸性土壤中,也可以在沙丘或淹水的極端環(huán)境中生長。為了更好地理解向日葵局部適應(yīng)和生態(tài)分化的遺傳基礎(chǔ),加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)對3個(gè)一年生向日葵屬物種的1506個(gè)野生向日葵進(jìn)行重測序分析,鑒定出37個(gè)1-100Mbp大小的非重組單倍型區(qū)域,這些區(qū)域不僅與物種生態(tài)型性狀位點(diǎn)高度相關(guān),還與土壤以及氣候特征有關(guān)。這些單倍型區(qū)域的有限重組使適應(yīng)性等位基因得以保持,并且這些區(qū)域在不同的向日葵生態(tài)型群體之間存在差異。
研究人員進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)一個(gè)控制著銀葉向日葵H.argophyllus開花時(shí)間的單倍型區(qū)域,它導(dǎo)致不同生態(tài)型之間存在77天的花期差異,并且該區(qū)域還與沙丘適應(yīng)型向日葵的種子大小、開花時(shí)間和土壤肥力有關(guān)。研究者還發(fā)現(xiàn),這些單倍型高度分化,不僅與結(jié)構(gòu)變異相關(guān),還可能和其它現(xiàn)已滅絕的近緣物種的基因滲入有關(guān)系。
這項(xiàng)研究揭示了一個(gè)模塊化的遺傳結(jié)構(gòu)——單倍型區(qū)域,它們構(gòu)成了向日葵不同生態(tài)分化類型形成的基礎(chǔ),同時(shí)突出了結(jié)構(gòu)變異在生態(tài)適應(yīng)中的關(guān)鍵作用。