天坑庇护香木莲，也成演化陷阱中国科学报

中国科学院华南植物园研究员康明团队与广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所研究员韦霄团队合作，揭示了喀斯特天坑对濒危植物香木莲的庇护与限制双重效应。研究指出，天坑虽能为该物种提供稳定的微环境庇护，但同时也因隔离效应限制种群间基因流，导致遗传多样性降低和有害突变累积，削弱其长期演化潜力。相关成果近日以封面文章形式发表于《当前生物学》（Current Biology）。

当期期刊封面。研究团队供图

天坑是喀斯特地貌中一类典型的大型陷坑状负地形，内部环境相对封闭，陡峭崖壁下方常年保持阴湿、凉爽的微气候，形成与外围高异质性生境相隔离的独特斑块。在喀斯特岛屿生境的宏观背景下，天坑常被视为嵌套其中的“微避难所”。然而，这种微避难所对物种演化的长期效应尚存争议——究竟是提供存续关键庇护，还是因长期隔离导致遗传衰退，一直缺乏系统实证。

研究团队首先构建了香木莲近乎端粒到端粒（T2T）级别的高质量参考基因组，并据此对分布于天坑内外的26个自然种群开展群体基因组学分析。基于单核苷酸多态性、插入缺失变异和结构变异（SV）的综合数据，共识别出四个主要地理遗传谱系：云南谱系（YN）、贵州-广西谱系（GG）、广西乐业天坑群外围谱系（TK1）和天坑内部谱系（TK2）。

喀斯特天坑的基因组遗产以及香木莲的基因组多样性、局域适应和未来脆弱性。研究团队供图

在全物种分布尺度上，天坑相关谱系总体维持中等水平的基因组多样性和突变负荷，支持天坑作为“微避难所”在不利气候时期为物种延续提供庇护的预期。然而，在更精细的空间尺度上，天坑内部谱系TK2与邻近外围谱系TK1相比，遗传多样性显著降低，有害突变负荷显著升高，而两者近交水平并无显著差异。这一模式更符合“长期有效种群缩小叠加强化遗传漂变”的演化过程，而非近期近交衰退所致。这表明，天坑内部如同孤岛：稳定微环境利于短期存续，但长期地理隔离会阻断基因交流、增强漂变并积累有害突变，从而削弱物种应对未来环境变化的演化潜力。种群历史重建进一步支持“伴随基因流分化”模型，即各谱系在分化中仍存在少量基因交流，但受喀斯特地形屏障强烈约束。

生长在天坑里的香木莲。唐健民 摄

天坑内部最突出的环境因子为极度弱光。基因组扫描发现，天坑内部谱系中与光合作用和碳固定相关的基因受到强烈正选择；遮荫处理实验亦证实，来自天坑种源的香木莲幼苗在强光下迅速死亡，而在深度遮荫下可良好生长，从基因组和生理层面共同验证了其对弱光生境的特殊适应。

为评估未来气候变化下的生存风险，研究团队整合物种分布模型、基因组偏移分析和突变负荷预测，开展了多维预警。结果显示，在高排放情景下，至本世纪末约三分之一的现有栖息地将面临严重气候错配；天坑群边缘的基因流屏障区将成为适应性滞后的高风险热点；同时，多数种群的有害突变负荷预计持续上升。

典型的喀斯特天坑景观——广西乐业大石围天坑。唐健民 摄

基于上述发现，研究团队提出，香木莲及其他喀斯特濒危植物的保护策略应从单一的就地保护转向精细化景观管理：天坑内部作为核心微避难所，应持续优先保护；同时，天坑外围种群、景观过渡带及潜在扩散廊道亦需纳入管理，以维持或恢复种群间连通性，促进适应性基因流。对于长期隔离的小种群，还需定期监测遗传健康状况，必要时可基于遗传评估实施辅助基因流措施。

该研究突破了“避难所皆有益”的传统认知，强调在气候变化背景下，微避难所既可能是物种存续的“生命线”，也可能成为限制其长期演化潜力的“遗传陷阱”，为喀斯特地区濒危植物保护提供了新的科学依据与管理思路。