简化基因组大合集 | 一起来捋一捋2b-RAD上半年的高分文章

英文标题：

A genetic switch for male UV iridescence in an incipient species pair of sulphur butterflies

发表期刊：PNAS

影响因子：12.779

DOI：10.1073/pnas.2109255118

样本选择：

1）重测序：13个Colias eurytheme UV雄性和9个Colias philodice非UV雄性个体

2）2b-RAD：F2和BC群体共528个体，484个体进行2bRAD测序

研究概述：

紫外线虹彩（UV iridescence）是一个求偶信号，只在Colias eurytheme的雄性个体中出现。初生种（incipient species）处于物种形成的中间阶段，生殖隔离被基因流的同质化效应抵消。人类活动有时会导致不同物种重新结合，初生种Colias eurytheme与Colias philodice形成了大量杂交种群。本研究表明性染色体保持这些物种的独特性，而其余的基因组是混合的。性染色体显著地决定了哪些雄性在它们的翅膀上向雌性显示明亮、彩虹色的紫外线信号。遗传图谱、抗体染色和CRISPR基因敲除共同表明，bric a brac（bab）基因控制是否形成紫外彩虹色纳米结构，说明了该基因如何调节雄性求偶信号。

图1 物种分化的大Z效应，包括U位点的候选基因bab

英文标题：

Genetic divergence and range expansion in a western North Pacific coral

发表期刊：Science of The Total Environment

影响因子：10.753

DOI：10.1016/j.scitotenv.2021.152423

样本选择：

7个地点共采集了184个珊瑚样本，范围从约24°N到约33°N

研究概述：

为应对海洋变暖，珊瑚有向极地范围扩大现象，这会导致珊瑚的遗传多样性降低，罕见有害突变增加限制其在新环境中的适应。要克服这种效应需要多种来源的珊瑚引入，或者与本地种群杂交，或者进行快速适应性进化。本文使用2b-RAD技术研究了来自不同纬度的造礁珊瑚（ Acropora hyacinthus ）的种群遗传模式。共采集了184个珊瑚样本，分布在从约24°N到约33°N北部山脉锋附近的7个地点。

发现了 Acropora hyacinthus 的3个神秘谱系代表了该区域的所有离散珊瑚群。沿着扩张线的只有一个谱系，而且发现了其历史上占据边缘栖息地的证据。在这个谱系中还发现与扩展事件相关的瓶颈效应，比如：与核心种群比边缘种群的克隆性更高、连锁不平衡增加、遗传多样性降低。同时种群间存在不对称迁移，边缘地点的迁移率较低。

最后，描述了局部适应的基因组特征，归因于最近扩大的北方群体经历了较低的冬季温度。结合以上数据阐明了珊瑚扩张的基因组后果，并强调这种适应性扩展会使这一温带珊瑚谱系进一步扩展。

图2 图解摘要

英文标题：

Reef environments shape microbial partners in a highly connected coral population

发表期刊：Proceedings. Biological sciences

影响因子：5.349

DOI：10.1098/rspb.2021.2459

样本选择：

2013年7月26日至8月9日，从南太平洋法属波利尼西亚火山岛三个地点采集珊瑚样本，每个地点分为两个区域（FR区、BR区），每个区域采集21-24样本，共计126个样本。

研究概述：

众多证据表明宿主内微生物的组成对宿主的健康有非常重要的作用、例如在珊瑚中有研究表明藻类和真菌能够影响宿主的功能，而且这种群落结构依赖于环境因素。然而，很少有研究将宿主遗传学与单个珊瑚种群内不同环境中的藻类和微生物伙伴联系起来。

本文采用珊瑚的2bRAD测序及其相关藻类（ITS2）和细菌（16S）多样性测序，证明在法属波利尼西亚的高度连接的珊瑚种群（Acropora hyacinthus）中，珊瑚礁带（在靠近海岸和其他环境特征方面不同的区域）在不同程度上构造了藻类和细菌群落。Mo''orea前礁（FR）的藻类群落多样性比后礁（BR）高，表明这些BR条件限制了藻类多样性。

有趣的是，在FR珊瑚中，宿主遗传多样性与细菌多样性相关，意味着这些生物成员之间存在基因型的相互作用。我们的结果表明，当地的珊瑚礁条件在形成独特的宿主-微生物伙伴组合方面发挥着重要作用，这可能有利于分散珊瑚到达新环境后的适应。

图3  Acropora hyacinthus 珊瑚宿主杂合度（遗传多样性指标；x轴）和相关细菌多样性指标（y轴）之间的相关性。（a）均匀度，（b）香农指数和（c）辛普森指数

英文标题：

Insights into the Divergence of Chinese Ips Bark Beetles during Evolutionary Adaptation

发表期刊：Biology-Basel

影响因子：5.168

DOI：10.3390/biology11030384

样本选择：

六个 Ips种和1个Dendroctonus的共19个种群

研究概述：

许多小蠹虫属是经济上重要的害虫，对全世界针叶林造成严重破坏。在本研究中，对小蠹虫的线粒体基因组和核基因组进行测序，揭示其系统发育关系、生物地理历史和生态特征（例如信息素和寄主植物）的进化。

结果表明，以不同方式（ML/MP/BI）和不同数据（mtDNA/SNP）构建的系统发育树中，相同的拓扑结构有助于我们阐明中国小蠹种群与欧美种及其高阶分支之间的系统发育关系。

小蠹虫物种间的遗传差异主要与地理分布和寄主不同有关。例如，小蠹虫物种聚集信息素的进化模式反映了它们对环境的适应；小蠹虫物种的进化与青藏高原的隆升和寄主转换密切相关。本研究探讨了中国小蠹虫的进化趋势和系统发育关系，也为小蠹的进化及其与寄主植物和信息素的关系提供了新的视角。

图4 小蠹虫的采样位置。图的顶部显示了基于线粒体DNA的简化最大似然树（ML）。右下角的插图显示了基于SNP的最佳遗传聚类（K=6–10）。

中文标题：

南美锥虫的种群基因组学和地理传播:景观驱动因素和适应国内环境的证据

英文标题：

Population genomics and geographic dispersal in Chagas disease vectors: Landscape drivers and evidence of possible adaptation to the domestic setting

发表期刊：PLoS genetics

影响因子：6.020

DOI：10.1371/journal.pgen.1010019

样本选择：

25个采集点的272份R. ecuadoriensis样本

研究概述：

我们使用简化基因组测序技术（2b-RAD）从厄瓜多尔（Ecuador）南部25个采集点的272份R. ecuadoriensis样本中得到了2552个SNP标记。研究表明，研究地点的七对野生和家养种群（Domestic population）之间存在高水平和定向的基因流动，使基于杀虫剂的控制受阻。多群体对的基因组扫描发现，异常位点（Outlier loci）可能与适应有关，涉及胚胎发生和唾液生产有关的基因。景观遗传学模型发现海拔高度是Rhodnius ecuadoriensis扩散的主要障碍。总之，研究结果为锥蝽病媒的基因组适应性提供了线索，可以加速病媒的控制，空间针对性的主动干预，会比目前被动性的方法更有效。

图5. 查加斯病媒Rhodnius ecuadoriensis的景观遗传学研究思路。具体如下：

A：确认研究问题：是否研究不同生态环境的基因流或者适应。并确定抽样设计。

B：在不同的生态环境中收集锥蝽，并记录不同的变量，如海拔和地理坐标。

C：通过二代测序获得每个样本的SNP数据，并计算群体成对样本的遗传距离矩阵。

D：一个假设的景观模型（1）被参数化成一个阻力面（Resistance surface），阻力面是将每个空间数据数字化（2）。基于阻力面计算群体成对样本的有效距离矩阵（3）。

E：最后采用统计学方法将群体的遗传距离和有效距离矩阵进行配对，研究锥蝽的群体分化是否与景观模型相拟合。