土壤專化適應是指植物對特殊或極端土壤環境的進化適應，這一機制被廣泛認為是驅動植物多樣化與物種形成的重要力量，但其基因組基礎尚未闡明。報春苣苔屬包含200余個物種，具有獨特的生態位分化與形態多樣性特征。該屬植物主要專性分布于中國南方喀斯特地區的鈣質土壤，少數物種則適應丹霞或酸性土壤環境，為解析土壤專化適應性機制提供了理想模型。
近日，中國科學院華南植物園科研團隊研究完成了7個高質量基因組組裝，構建了涵蓋喀斯特、丹霞及酸性土壤9個物種的報春苣苔屬泛基因組，為解析土壤專化適應機制提供了關鍵基因組學資源。
喀斯特適生物種基因組明顯小于非喀斯特物種，與其LTR重復元件含量降低相關，符合基因組氮限制假說。兩次譜系特異性全基因組加倍（WGD）事件顯示，大基因家族呈現重復拷貝傾向于丟失，而轉錄因子家族成員數量眾多卻優先保留，這體現出適應性與非適應性進化力量的共同作用。泛基因組分析發現，離子通道與轉運蛋白基因在變異熱點區域明顯富集，且在喀斯特譜系中受到正選擇，這些候選基因與土壤貧瘠耐受性、抗旱性及肉質葉片的重復進化相關。團隊進一步發現，位于高影響變異熱點區域的ABC轉運蛋白G亞家族在喀斯特物種中呈現正選擇信號且結構保守，而非喀斯特物種則攜帶特異的大型插入片段。結果表明，基因組縮小、WGD后功能基因的偏向性滯留，以及離子轉運通路適應性進化，協同驅動了報春苣苔屬植物對特殊土壤生境的適應。
該研究為生態基因組學提供了土壤專化與基因組演化關聯的新視角。
相關研究成果發表在《細胞報告》（Cell Reports）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會等的支持。