丹霞梧桐（Firmiana danxiaensis H. H. Hsue & H. S. Kiu）隶属锦葵科（Malvaceae），为国家二级重点保护野生植物。主要分布于粤北丹霞地貌及邻近喀斯特地貌的狭窄区域，种群局限于山体顶部、崖壁与岩溶洼地等彼此隔离的“土壤岛屿”。丹霞地貌与喀斯特地貌在成土母质、土层厚度、土壤pH、水分与养分供给上差异显著。不同地貌单元内的种群长期处于异质选择压力之下，丹霞梧桐是研究土壤岛屿特有种局部适应的天然体系；同时，狭域分布、小种群与强隔离又使该物种对气候变化高度脆弱，遗传漂变与近交削弱其适应性变异基础。
以往研究多基于微卫星、叶绿体基因组和RAD-seq，侧重遗传多样性与扩散历史；且以往的基因组—环境关联分析多依赖气候因子，忽略了土壤的影响。物种如何在两类生境中形成局部适应、不同谱系遗传状况是否一致、据此应采取何种保护措施，一直缺少基因组层面的答案。因此开展丹霞梧桐的保护基因组学研究迫在眉睫。
近日，中国科学院华南植物园研究员团队组装了丹霞梧桐首个染色体水平的高质量基因组，对覆盖全部已知分布点的20个野生种群225个个体开展全基因组重测序，结合实测土壤与气候数据、基因组—环境关联分析和选择扫描，解析了丹霞梧桐的群体历史与局部适应格局，并提出分谱系、分地貌的保护建议。
高质量参考基因组揭示适应胁迫生境的基因组基础
研究获得1.51 Gb的高质量染色体水平参考基因组，97%以上序列锚定到20条伪染色体。丹霞梧桐经历过两次全基因组复制，和干旱胁迫响应相关的bHLH、NAC、WRKY等转录因子家族显著扩张，LTR逆转座子在第四纪气候波动时期活跃，共同为其应对干旱与金属离子胁迫提供了潜在的基因组基础。
四个深度分化谱系，北部谱系遗传侵蚀最为严重
群体结构分析支持四个高度分化的遗传谱系：白湾—英德（BWYD，喀斯特）、始兴—南雄（SXNX）、丹霞山（DX）和百丈岩（BZY）。四者的种群历史明显不同：北部BZY谱系长期有效种群规模偏低、历史基因流最弱，核苷酸多样性（4.94 × 10⁻⁵）比南部三个谱系低一个数量级，个体近交系数高达0.96，潜在遗传负荷约为SXNX的3倍；南部三个谱系则保留了较高的遗传多样性、较低的近交水平和更强的历史连通性。这说明，即使是狭域分布种，不同谱系的遗传健康状况与适应潜力也可能差别巨大，不能简单地把整个物种当作遗传均一的管理单元。
图1. 丹霞梧桐生境及群体结构
图2. 丹霞梧桐历史动态与基因流
图3. 丹霞梧桐的遗传分化、近交、遗传负荷及基于RX/Y的清除模式
丹霞由土壤主导、喀斯特由气候主导，适应变异互不重叠
实测土壤与气候数据证实两类地貌构成明显不同的选择环境。基因组-环境关联分析在丹霞与喀斯特种群中分别识别出1,031个和750个核心适应变异，关联到685个和531个基因。两类地貌未鉴定共享的核心候选位点。更有解释力的差别，是关联信号的重心。丹霞种群中约75%的适应关联由土壤因子解释，关键变量为有效镉、全钾和有效锌；喀斯特种群中约67%由气候因子解释，以最干、最冷季度均温为主。四个谱系的适应变异重叠有限、适应模式各异，表明局部适应并非对基质类型的单一响应，而是土壤、气候、群体历史与谱系背景共同作用的结果
干旱响应与金属离子稳态是跨地貌、跨谱系的共同适应主题
无论按地貌还是按谱系比较，干旱响应都是最稳定富集的功能类别，其次为金属离子结合与离子稳态。对于土层浅、保水能力有限的岩石生境，这种功能上的呼应具有合理性：植株需要同时应对水分限制与土壤化学条件的变化。丹霞样本中的NAC090、MAPKKK20，以及喀斯特样本中的BHLH68，是研究重点讨论的候选基因。依据同源基因注释，它们与干旱、胁迫信号等过程有关。NAC090和MAPKKK20所在区域还获得了环境关联之外的选择扫描信号支持。
接着使用XP-EHH检测单倍型相关的选择信号，并结合FST、核苷酸多样性、Tajima' s D及综合统计量DCMS进行比较。部分候选区域在多种统计量上呈现相互呼应的模式，缩小了后续验证范围。多数候选变异位于非编码区域，这为研究基因表达调控提供了方向。下一步需要检验这些变异是否影响表达、作用于哪些组织与条件，以及相关变化是否有助于耐旱或离子稳态。
图4. 丹霞梧桐不同地貌下的局部适应模式
从一个物种一套方案到分谱系、分地貌的精准保护
基于上述结果，研究团队提出可直接转化为管理措施的保护建议。
（1）将BZY谱系列为优先保护单元。该谱系同时具有极低遗传多样性、高近交、基因流受限和最高潜在遗传负荷，面临近交衰退与适应能力受限的较高风险，建议保护全部现存个体、促进天然更新，并开展长期种群与遗传监测。
（2）审慎评估辅助基因流。SXNX与BZY同处丹霞地貌且遗传多样性最高，可作为候选基因流供体；但任何迁移或遗传拯救须先完成基因组筛查，避免引入强有害等位基因与远交衰退风险，并评估生态兼容性、开花物候与生境条件。
（3）按地貌差异确定管理重点。丹霞种群重点维持土壤稳定、减少人为干扰、控制人为源重金属污染，保护可缓冲干旱胁迫的微生境；喀斯特种群更需关注气候韧性，监测最干、最冷季度的温度极端与干旱响应。
（4）在全域层面保持演化潜力。通过生境恢复、污染控制、迁地保护与长期基因组监测，保存物种应对未来环境变化的能力。
该研究把群体历史—遗传负荷—局部适应串联为完整证据链，说明对土壤岛屿特有濒危植物，保护策略应由一个物种一套方案转向按谱系划分保护单元、按地貌确定管理重点。该研究也为其他生境破碎化的濒危植物开展保护提供借鉴。
相关研究成果以“Demography and divergent selection shape lineage-specific adaptation in the endangered tree Firmiana danxiaensis”为题近期在线发表在国际学术期刊Plant Diversity上。中国科学院华南植物园李亚丽博士为第一作者，陈红锋研究员与美国史密森尼学会国家自然历史博物馆Jun Wen研究员为共同通讯作者。研究得到广东省基础与应用基础研究旗舰项目、2026年中央财政林草生态保护恢复资金和中国科学院华南植物园自主部署项目等资助，并得到有关单位和多位同行在野外调查与样品采集中的支持。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.pld.2026.10.004
