全球气候变化正在深刻改变物种的分布格局、遗传多样性和群体结构，严重威胁众多特色经济植物的存续。然而，气候变化如何影响这些物种遗传多样性的时空分布尚不明晰，这严重阻碍了物种的有效保护。与生活史较短的一年生作物相比，多年生木本作物因其世代时间较长而面临着更严峻的挑战。胡桃（Juglans regia）和泡核桃（J. sigillata），二者俗称核桃，是亚洲重要的坚果和木本油料作物，广泛分布于气候变化敏感的喜马拉雅和横断山等地区，因此是探究气候变化对木本经济作物影响机制的理想模型。此前的研究主要聚焦于胡桃和泡核桃的遗传多样性和扩散历史等方面，有关其遗传多样性的起源及对未来气候变化的响应机制仍不清楚。

近年来，开云app网页版入口kaiyun官方网站植物种质资源与基因组学攻关团队围绕特色经济植物胡桃和泡核桃等开展了保护遗传学研究，并取得了系列进展（Wambulwa et al. 2022. Plant Diversity；Liu et al. 2023. BMC Plant Biology；Yan et al. 2024. Diversity and Distributions；Ye et al. 2024. Plant Diversity）。最近，团队通过国际合作，以亚洲分布的胡桃和泡核桃为研究对象，综合运用群体遗传学、物种分布模拟和空间生态学方法，利用31个微卫星标记，对覆盖西亚、中亚、喜马拉雅、横断山及中国北方等的233个群体、5282个个体进行了基因分型研究（图1），进而解析了遗传多样性格局与群体动态历史及连通性（图2，3），并预测了未来气候变化情景下遗传多样性可能受到的侵蚀程度（图4）。结果表明，胡桃和泡核桃群体的遗传多样性在喜马拉雅和横断山区最高（图1）。西喜马拉雅可能是胡桃的冰期避难所和起源中心，而东喜马拉雅则可能是泡核桃的冰期避难所。胡桃和泡核桃是两个遗传分化明显的物种，二者在中喜马拉雅和四川盆地周边区域存在杂交，形成两个不同的杂交带（图2）。胡桃和泡核桃的分化始于更新世（约141万年前），胡桃可分为两个遗传分组（JR1和JR2）（图3），其中JR2的遗传多样性最低，可能在约一万年前沿史前丝路扩散至中国北方。生态位模型预测显示，未来气候变化将导致胡桃和泡核桃适生区显著缩减，并可能造成约9.03%的遗传多样性丧失，尤其在喜马拉雅和横断山区可能出现剧烈的遗传结构周转（图4）。因此，喜马拉雅地区应作为核桃的优先就地保护区域，以维持物种遗传多样性和适应潜力；同时，对遗传独特的核桃野生种质应实施迁地保护，并将其纳入未来种质资源利用与育种计划，以提升核桃对未来气候变化的适应潜力。该研究通过大尺度的全面系统取样，特别是对喜马拉雅和横断山的野外补充采集，通过多学科证据的综合分析，相关成果不仅深化了对亚洲胡桃和泡核桃的起源及其对未来气候变化响应机制的认识，也为其他面临类似威胁的木本经济植物探索保护与育种策略提供可循范式。

近日，该研究成果以Genetic origins and climate-induced erosion in the economically important Asian walnuts为题，发表在保护生物学领域旗舰期刊Conservation Biology上。开云app网页版入口所樊鹏振博士和已毕业硕士研究生朱光福为论文共同第一作者，刘杰研究员和李德铢教授（现山东农业大学）为共同通讯作者。肯尼亚东南大学Moses C. Wambulwa博士、英国爱丁堡大学Richard I. Milne博士、伊朗亚苏吉大学Robabeh Shahi Shavvon博士等参与了此项工作。该研究获得了国家自然科学基金（32170398，31770367）、中国科学院“西部之光”、中国科学院“从0到1”原始创新项目（ZDBS-LY-7001）以及云南省基础研究重大项目（202201BC070001）等支持。

图1 亚洲胡桃和泡核桃群体的取样地点（a）和不同遗传多样性参数的地理分布格局（b-e）。蓝色、橙色和红色的点分别代表胡桃（JR1、JR2）和泡核桃（JS）遗传分组；点的大小表征多样性高低。

图2 亚洲胡桃和泡核桃群体遗传结构。（a）贝叶斯聚类分析（STRUCTURE），（b）基于STRUCTURE结果（K=3）的空间遗传格局，（c）不同分组间的主成分判别分析（DAPC），（d）基于Nei遗传距离（DA）的无根邻接树。

图3 亚洲胡桃和泡核桃的群体演化历史。设定了9种可能的情景（Scenario1-9），最佳模型为情景 8；t1、t2和t3为群体分化或杂交事件发生的时间，箭头代表基因流方向。

图4 当前亚洲胡桃和泡核桃的群体遗传结构（a）及未来气候情景下的潜在遗传结构周转强度与趋势（b-e）。