[發明專利]一種利用景觀基因組學評估物種適應潛力的方法及應用

有效

• 申請號: 201810563046.2
• 申請日: 2018-06-04
• 公開（公告）號: CN108875300B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 李永;雷雅凱;張凌;郭楠;張雪霞;賀丹;張曼;栗燕;張淑梅;李青
• 申請（專利權）人: 河南農業大學
• 主分類號: G16B40/00
• 分類號: G16B40/00;G16B20/00;C12Q1/6895
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 俞曉明

本發明屬于對景觀基因組技術領域，具體涉及一種利用景觀基因組學評估物種適應潛力的方法，包括以下步驟：樣品采集；提取S1中樣品的DNA，對所有樣品個體進行基因分型檢測，得到基因分型檢測的原始數據；獲得最能代表主要群體結構的K的最佳值、異常位點檢測，獲得基因異常位點的數據矩陣、適應性基因位點檢測，獲得適應性基因位點數據矩陣。根據適應性基因位點和非適應性基因位點數據建立合適的景觀適應指數來衡量物種的適應潛力，該指數對園林植物栽培中的引種馴化具有重要的參考價值。

技術領域

本發明屬于對景觀基因組技術領域，具體涉及一種利用景觀基因組學評估物種適應潛力的方法及應用。

背景技術

了解當地適應的遺傳基礎最近是分子生態學和進化生物學研究的重點。長期的當地適應將迫使物種面臨來自環境的兩種選擇壓力。一個來自時間尺度上的氣候波動，另一個來自空間尺度上的環境異質性。為了響應來自環境的選擇壓力，物種將在基因組中經歷一些適應性變化，并最終產生一些表型和物候變化。這些適應性變化的積累也有助于物種更大的適應潛力。識別這些適應性遺傳變異可以促進我們對局部適應的遺傳機制和物種的適應潛力的理解。然而，由于缺乏基因組信息，鑒定負責局部適應的基因組中的這些適應性遺傳變異對于大多數非模式種類仍然是一個巨大挑戰。

景觀基因組學由Joost等人提出，旨在發現基因組中的適應性遺傳分化與自然種群間的環境異質性之間的關系。過去10多年來，景觀基因組學研究的報道更多。這些研究在理解響應氣候波動和環境異質性的物種適應性進化方面取得了相當大的進展。在這些研究中，解決了兩大類問題。哪些環境變量是影響物種適應性遺傳分化和塑造物種景觀遺傳結構以及基因組上的哪些基因或基因位點將經歷適應性遺傳分化的關鍵角色。物種適應性遺傳分化和景觀遺傳結構是基因流和自然選擇相結合的結果。自然選擇環境變量通常會導致物種基因組的適應性分化，而基因流可以阻止大多數基因位點的分化。最終的結果是物種基因組產生基因組馬賽克。盡管利用各種相關方法可以檢測到異質景觀產生的自然選擇下的種群間的適應性分化，但物種的景觀遺傳結構受基因流影響更大。由于地理距離，異質景觀干擾，地質或環境因素造成的障礙，以及物種自身的花粉和種子散布方式導致基因流動減少，這些都會通過影響基因流動來影響物種的景觀遺傳結構。需要更多的研究來證實自然選擇決定的人群之間是否存在顯著的適應性遺傳分化。在之前的景觀基因組學研究中，已經鑒定了大量的適應性基因或基因位點。然而，仍然很難解釋為什么這些基因而不是其他基因。在極端的環境中，例如海洋中的高鹽和高滲透壓以及沙漠中的高溫和極端干旱，這些與局部適應物種的極端環境相關的基因或位點將被迫適應性地分化。

目前的景觀基因組研究已經證明，物種的適應基因或基因位點通常是多樣的。這可能是因為這些物種大多不存在于極端環境中，并且沒有強大的選擇壓力來迫使物種發生收斂的遺傳進化。最近的景觀基因組研究提出了一個假設，即與物種生態習性有關的環境變化是物種適應性進化的關鍵驅動力；也就是說，相關基因將發生適應性分化。這一假設是否也適用于其他物種并具有一定的普遍性還有待進一步驗證。迄今為止，景觀基因組研究更關注上述兩個問題。然而，景觀基因組學也提供了評估物種適應潛力的機會。物種適應潛力主要受產生適應性基因并傳遞這些適應性基因的能力的影響。更適應性的基因生產意味著物種可以適應更復雜的氣候波動和異質景觀，因此表明適應性更強。另外，物種的適應潛力取決于種群之間的強基因流，這可能與其適應基因共享并增加鄰近種群的適應能力。

綜上所述，現有技術中存在的問題是：盡管景觀基因組學研究已經開始關注物種的適應潛力，但沒有合適的景觀適應指數來衡量物種的適應潛力。

發明內容

本發明提供的一種利用景觀基因組學評估物種適應潛力的方法及應用，提供了一種景觀適應指數的模型建立方法，該指數可衡量評估物種的適應潛力。

本發明提供了一種利用景觀基因組學評估物種適應潛力的方法，包括以下步驟：

S1，確定待研究的區域范圍，并在該區域范圍內采集樣品；

S2，基因分型