版纳植物园种群基因组学国际培训推动前沿方法交流与跨学科合作
种群基因组学通过解析物种和种群尺度的基因组变异,为认识物种演化历史、群体分化、基因流和环境适应提供了重要手段,并日益应用于生物多样性保护、气候变化适应和作物遗传资源利用。与此同时,如何加强前沿基因组学方法的国际交流和青年科研人员培训,并将相关技术应用于生物多样性热点地区的保护与可持续利用,成为该领域的重要需求。
近日,中国科学院西双版纳热带植物园(以下简称“版纳植物园”)在国际进化生物学与分子生态学期刊 Molecular Ecology 发表题为“Population Genomics in a Biodiversity Hotspot: Methods and Cross-kingdom Insights from the 2025 Workshop in Xishuangbanna Tropical Botanic Garden, China”的 Meeting Report。文章以2025年12月9日至21日在版纳植物园举办的种群基因组学国际培训班(2025 XTBG Population Genomics Workshop)为基础,系统总结了当前种群基因组学的重要方法进展,并从植物、人类和微生物等不同研究体系出发,讨论了相关方法在进化研究、生物多样性保护和气候变化适应中的应用前景。
文章重点梳理了培训班涉及的当前种群基因组学方法体系的几个重要发展方向。在群体历史重建方面,GADMA2等人口历史推断方法正在推动研究由人工设定少数候选模型向更加灵活的模型搜索转变;Relate等基于祖先重组图(Ancestral Recombination Graph, ARG)的分析框架,则可以利用全基因组谱系信息,在不同时间尺度上推断种群大小、迁移和自然选择等进化过程。这些方法的发展,使种群基因组学逐渐由依赖汇总统计量的模式描述转向更加明确的进化历史模型推断。
传统单一线性参考基因组难以完整表征物种内部复杂的遗传变异,泛基因组能够进一步整合不同个体和种群的单倍型、存在-缺失变异、拷贝数变异及其他大型结构变异,从而提高复杂遗传变异的发现能力。将泛基因组与种群遗传学和环境信息相结合,有望更全面地识别与干旱耐受、物候可塑性、病原抗性及气候适应有关的遗传变异,并通过基因组偏移等方法评估未来气候变化下种群潜在的适应风险,为森林遗传资源保护和气候适应性管理提供新的技术路径。
此次培训还强调了种群基因组学方法在不同生物类群之间的交叉借鉴。古DNA和古基因组研究能够重建历史种群更替和迁移过程,单倍型分析可解析近期基因流和群体连通性,而群体结构分析在人类和微生物中的应用也为植物-微生物互作研究提供了新的思路。将这些方法进一步拓展到植物古基因组、标本基因组学、作物-野生近缘种渐渗、森林种群破碎化以及植物相关微生物群落研究,有望从更长时间尺度和更广生物学层次认识植物多样性的形成、维持及环境适应过程。
西双版纳地处全球生物多样性热点区域,是研究热带生物多样性形成、演化和环境适应的重要天然实验室。依托版纳植物园长期积累的热带生物多样性研究基础和国际合作平台,种群基因组学国际培训班通过汇聚国际前沿科研力量、开展系统的方法培训和促进青年科研人员交流,为“一带一路”及周边国家青年科研人员掌握现代基因组学方法提供了交流平台,也为进一步开展热带生物多样性基因组学研究和跨国合作奠定了基础。论文所总结的跨类群方法体系,也为版纳植物园进一步将进化基因组学与生物多样性保护、气候变化适应和遗传资源可持续利用相结合提供了新的研究思路。
Review comments: “This review paper would be a great addition to the literature, as it clearly outlines key genomic methods and tools that can be used to answer critical population genomic questions and address current biodiversity and climate crises. It also provides a wonderful perspective on scientific collaboration and the importance of open science. This is a great summary and will be useful to future readers. ”
该文章第一作者为巴基斯坦萨戈达大学助理教授 Hafiz Muhammad Wariss,版纳植物园高洁研究员为通讯作者。该培训得到中国科学院国际合作局“一带一路”暨发展中国家科技培训班和中国科学院人事局项目的支持。
