研究團隊揭示入侵物種對氣候變化的適應潛力和入侵風險

中國科學院生態環境研究中心研究員戰愛斌團隊聯合廣東省科學院動物研究所副研究員高養春團隊和中國科學院南海海洋研究所研究員張志新團隊在國家自然科學基金等項目的資助下，通過整合適應性位點預測模型揭示入侵物種對氣候變化的適應潛力和入侵風險。相關成果近日發表于《全球變化生物學》（Global Change Biology）。

整合基因組和表觀基因組數據信息開展氣候適應預測和入侵風險評估的研究框架。研究團隊供圖

生物入侵與氣候變化是當前全球生物多樣性面臨的兩大嚴峻挑戰。深入探討入侵物種與氣候環境之間的相互作用機制對于構建有效防控體系至關重要，也是應對全球氣候變化背景下生物入侵問題的基礎。我們前期的研究發現遺傳變異與表觀遺傳修飾在海洋入侵物種史氏菊海鞘的環境適應中發揮著功能互補作用。然而，這些因素如何影響史氏菊海鞘對未來氣候變化的響應，以及其未來的入侵風險，尚待進一步探索。

論文共同第一作者高養春表示，該研究通過整合基因組與表觀基因組數據，系統評估了史氏菊海鞘在全球氣候變化下的適應潛力與入侵風險。研究發現，遺傳變異和表觀遺傳修飾以互補的形式促進史氏菊海鞘響應未來的氣候條件，并提出了整合適應性基因組和表觀基因組變異開展氣候適應預測和入侵風險評估的研究框架。

研究團隊通過廣義不相似性模型和梯度森林模型分別構建了遺傳/表觀遺傳-生態因子模型，并應用人工蜂群算法創新性地構建了基因組-表觀基因組指數，量化了史氏菊海鞘對未來氣候的適應潛力和入侵風險。基于該指數的預測模型分析揭示了史氏菊海鞘不同地區種群在基因組和表觀基因組層面的適應能力存在顯著差異。研究發現，北美冷溫帶地區的種群在未來氣候變化中適應性較弱，而地中海地區的種群適應性較強，因此入侵風險較高。

該研究強調了將多組學信息整合到生態預測模型的重要性，發展了一種新的整合多組學數據的適應潛力和入侵風險評估模型。這一模型有助于更全面地理解生物對未來氣候變化的適應過程和機制，為入侵生物早期監測、預警與科學管控提供了理論依據和技術支持。

相關論文信息：https://doi.org/10.1111/gcb.17588