群体结构推断作为群体遗传学研究中的关键工具，常用于重建物种起源与扩散历史，在驯化起源分析中尤为重要。以STRUCTURE为代表的聚类方法能够在无群体先验条件下推断群体结构，因而被广泛应用于驯化起源与扩散研究。然而，现有研究存在一个长期未受关注的现象：来自驯化祖先群体的个体往往表现出混合（admixed）状态，这种混合状态常被解释为多起源驯化和后期基因流的共同作用。事实上，在单一起源驯化模型中，祖先群体可能长期维持较大的有效种群大小（Nₑ），从而保留了较多的祖先遗传变异，在聚类分析中易表现为混合状态；而由其衍生的群体由于经历了严重的种群瓶颈，遗传漂变增强，聚类分析中易表现为纯系状态。在此情景下，祖先群体可能被错误地判定为由多个衍生群体“混合”形成，而非一个独立的群体。与此同时，祖先群体常因地理或历史限制而导致采样不足，衍生群体却可能存在过度采样，这进一步增大了聚类分析中错误推断祖先群体的风险。这种误判不仅会直接影响驯化起源地的推断，还可能对后续的选择信号检测、性状演化重建等关键分析造成干扰。

北师大核桃团队针对上述问题，对STRUCTURE聚类分析方法提出了联合优化参数策略（POPALPHA=1, a small ALPHA value with the correlated allele frequency model (F model)），以同时校正采样不平衡偏差与有效种群大小差异带来的影响。通过模拟数据与真实数据的对比分析，发现这种优化后的参数设置能够稳定、可靠地识别祖先群体，避免将其误判为混合群体 (图1)。

图1 基于真实数据和模拟数据的群体结构分析(STRUCTURE)。A使用fastsimcoal2模拟SNP数据所采用的模型示意图。模拟种群PopA、PopB和PopC分别对应真实群体：SA (South Asia, 南亚)、WA (West Asia, 西亚)、TIB (Tibet, 西藏)。B基于真实数据在两种参数设置下（ParamSet1：POPALPHA = 1，ALPHA = 0.25 with the correlated allele frequency model (F model)；ParamSet2：POPALPHA = 1，ALPHA = 0.25 with the uncorrelated allele frequency model）对三个种群（南亚、西亚和西藏）进行STRUCTURE分析，分别展示K = 2和K = 3时的聚类结果。C基于模拟数据（样本量和SNP数量与真实数据集匹配），在两种STRUCTURE参数设置下对popA、popB和popC进行分析，分别展示K = 2和K = 3时的聚类结果。

栽培核桃（Juglans regia）的驯化起源长期存在争议，其中一个重要原因就是祖先群体的推断一直未有定论。该物种广布于欧亚大陆多个地区，其样本分布既反映了现实中难以避免的采样不均衡，也暗示不同区域群体在长期演化中可能经历了不同的种群动态，从而形成明显的Nₑ差异。通过对全基因组数据采用改进参数策略进行分析，识别出一个位于南亚（本文界定为包括阿富汗、孟加拉国、不丹、印度、尼泊尔和巴基斯坦在内的西喜马拉雅及周边地区）的独立群体，该群体表现出最低的遗传漂变程度。进一步证据显示，该群体表现出最快的连锁不平衡衰减速率、最高的私有等位基因比例、最低的有害突变负荷与近交水平，且种群历史重建未检测到明显遗传瓶颈；同时，其叶绿体基因组也拥有最丰富的单倍型多样性。这些结果一致支持南亚为栽培核桃的驯化起源中心。

在确认南亚为驯化起源中心之后，栽培核桃向欧亚大陆的扩散路径也随之清晰。栽培核桃向东经中亚进入东亚，并在中国西南地区与铁核桃发生了基因交流；向西则经西亚逐步扩散至欧洲；此外，西藏个体形成了高度独特的遗传支系 (图2)。基于上述结果，研究团队进一步通过正选择分析，识别出45个受到正选择的基因，其中一些基因主要涉及果壳结构与细胞壁重塑、花粉与繁殖过程以及脂质运输与仁品质形成等关键生物学过程，可能是跟驯化相关的重要候选基因。

图2 栽培核桃的驯化中心及扩散路线示意图

该研究明确指出了在存在Nₑ差异和采样不平衡的条件下群体结构分析可能出现的问题，并提出了一套优化的参数设置方案，对作物驯化及群体遗传学研究具有重要的方法论意义，同时解决了栽培核桃驯化起源的长期争议。相关成果以 “Resolving sampling and population-size biases in domestication genomics supports a South Asian origin of walnuts” 为题发表于中科院一区Top期刊Genome Biology上（5年影响因子=16.3）。北京师范大学核桃研究团队博士生陈彩金为第一作者，白伟宁教授、张大勇教授和美国华盛顿大学Susanne S. Renner教授为共同通讯作者。北京师范大学核桃团队已毕业的庞晓旭博士、丁亚梅博士、章为平博士、杨扬博士、中国科学院昆明植物研究所刘杰研究员、亚美尼亚A. Takhtajan 植物研究所Anush Nersesya教授和北京师范大学张博文副教授为共同作者。该研究得到国家自然科学基金（32370230、32170398）、国家重点研发计划（2017YFA0605104）、中央高校基本科研业务费专项资金等项目的支持。

文章信息：

Chen, CJ., Pang, XX., Ding, YM. et al. Resolving sampling and population-size biases in domestication genomics supports a South Asian origin of walnuts. Genome Biol (2026). 

https://doi.org/10.1186/s13059-026-03959-6