论文题目：Population Genomics Reveals Population Structure, Glacial Divergence, and Intertidal Adaptation in the Chinese Chiton ( Liolophura sinensis )

导读 更新世的气候剧变如何塑造海洋底栖生物的演化轨迹？本研究基于中国沿海9个地理种群68个中华花棘石鳖（Liolophura sinensis）个体的高深度全基因组重测序数据，系统探讨了其群体历史与适应性演化的遗传基础。结果发现，中华花棘石鳖在浙江台州和南部群体之间存在显著的遗传分化，分化时间可追溯至约1.9万年前，与晚更新世海平面最低谷时期高度吻合。此外，研究揭示了由洋流驱动的单向基因交流模式，并在全基因组范围内鉴定了与免疫反应、细胞稳态及细胞骨架动态相关的受选择基因，为理解海洋潮间带物种的极端环境适应提供了全新的基因组学视角。

研究背景

海洋边缘海的冰期-间冰期气候波动引发了剧烈的海平面变化，是驱动全球海洋生态系统种内遗传分化的重要力量。中华花棘石鳖是中国东海和南海岩礁海岸的优势物种，长期栖息于中低潮间带，面临高温、干燥、盐度剧变以及强烈海浪冲击等极端且多变的环境胁迫。作为底栖物种，成年中华花棘石鳖缺乏长距离迁移能力，其种群扩散主要依赖于特定繁殖期释放的浮游幼虫随洋流的漂流。尽管石鳖在基础和应用研究中具有极高的进化意义和社会价值，但受限于全基因组数据的缺乏，其系统地理格局、种群历史动态以及潮间带适应性进化过程此前一直未得到充分解析。

主要结果

冰期海平面下降导致南北种群显著分化

研究发现，中国沿海的中华花棘石鳖存在两个独立群体：北部的浙江台州群体（ZJTZ）和浙江以南群体（SOUTH）。溯祖模拟显示，两者的分化发生在大约1.9万年前。这一时间与晚更新世末次冰盛期（LGM）海平面剧降（低于现代约125米）时期高度吻合。海平面下降导致台湾海峡暴露成为陆桥，形成了物理阻隔，驱动了种群分化。

中华花棘石鳖的采样分布与群体遗传结构

洋流驱动的单向基因交流

尽管存在显著的种群结构，但由于冰期后的海平面回升，种群间并未形成完全的生殖隔离。基因流分析检测到了高度显著的自南向北（SOUTH到ZJTZ）单向基因交流。中华花棘石鳖成体迁移能力极弱，这种扩散模式与其特定的生活史特征高度契合：夏季繁殖期释放的浮游幼虫，随着夏季北向的近岸洋流（受黑潮暖流影响）实现了跨区域的基因流动。

中华花棘石鳖种群历史动态与单向基因流

全基因组选择扫描与局部适应性景观

潮间带极端生境的适应性进化

潮间带面临高温、高盐及强海浪冲击。全基因组选择清除分析锁定了136个高置信度的正选择基因。其中，编码微管核心组件的TUBA1A和TUBB基因表现出强烈选择信号，提示细胞骨架重组可能在抵御热应激和渗透压波动中发挥了关键作用。此外，多功能内吞受体基因CUBN以及与吞噬体形成、凋亡相关的免疫通路也发生显著富集，这可能是其在恶劣生境下维持生理稳态的分子基础 。

成果

该研究成果以“Population Genomics Reveals Population Structure, Glacial Divergence, and Intertidal Adaptation in the Chinese Chiton ( Liolophura sinensis )”为题，接收发表于Nature Portfolio旗下期刊Communications Biology（生物学期刊一区TOP）。北京师范大学生命科学学院迪丽娜·茹斯坦木博士为论文第一作者。北京师范大学生命科学学院韩洁教授与中国科学院动物研究所助理研究员祁纪伟博士为共同通讯作者。北京师范大学生命科学学院毕业生李丽娟博士（现任职于湖南科技大学）和博士生万千若参与了相关研究工作。厦门海洋职业技术学院海洋生物学院林旭吟教授，陈灿英为本研究提供部分实验样本。该研究得到了国家科技基础资源调查专项（Grant No. 2019FY101700）的资助。

致谢

特别感谢中国科学院李明研究员对本研究提供的指导与支持。