Fine-scale genetic structure due to adaptive divergence among microhabitats
Fine-scale genetic structure due to adaptive divergence among microhabitats
复制标题
由于微生境之间的适应性差异而产生的精细遗传结构
DOI：
10.1038/hdy.2017.6
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发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
3.8
通讯作者：
Crawford, D L
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wagner, D N;Baris, T Z;Dayan, D I;Oleksiak, M F;Crawford, D L
有人认为，生态时间尺度上的适应性进化塑造了群落。然而，环境之间的适应依赖于隔离或超过迁移效应的大选择系数。如果适应是多基因的，那么这种依赖性就会减弱--它不依赖于一个等位基因完全取代另一个等位基因，而是需要在许多基因座上发生微小的等位基因频率变化。因此，个体是否能够进化出适应小尺度生境变化（例如微生境）的能力还没有得到解决。在这里，我们分析了遗传分化的硬骨鱼，底heteroclitus，在微生境中，是< 200米，在三个独立的盐沼使用4741单核苷酸多态性（SNP）。在这些SNPs中，1.3-2.3%的SNPs在小生境中具有较大且高度显著的差异（平均F ST= 0.15;错误发现率为1.1%）。这些离群SNPs的小生境之间的分歧是大于种群之间的分歧，超过中性预期，并表明令人惊讶的小生境之间的种群结构。因此，我们认为，多基因选择是令人惊讶的有效改变等位基因频率之间的许多不同的SNPs，共享相似的生物学功能，在非常小的地理距离，以应对环境和生态差异。我们承认，在连接良好的栖息地之间存在巨大的遗传差异是进化上的困难。因此，这些研究只是辨别自然选择是否负责并能够在如此精细的尺度上影响遗传分化的第一步。
It has been suggested that adaptive evolution on ecological timescales shapes communities. However, adaptation among environments relies on isolation or large selection coefficients that exceed migration effects. This reliance is tempered if adaptation is polygenic—does not depend on one allele completely replacing another but instead requires small allele frequency changes at many loci. Thus, whether individuals can evolve adaptation to fine-scale habitat variation (for example, microhabitats) is not resolved. Here we analyze the genetic divergence of the teleost fish, Fundulus heteroclitus, among microhabitats that are< 200 m apart in three separate saltmarshes using 4741 single-nucleotide polymorphisms (SNPs). Among these SNPs, 1.3–2.3% have large and highly significant differences among microhabitats (mean F ST= 0.15; false discovery rate⩽ 1%). The divergence among microhabitats for these outlier SNPs is larger than that among populations, exceeds neutral expectation and indicates surprising population structure among microhabitats. Thus, we suggest that polygenic selection is surprisingly effective in altering allele frequencies among many different SNPs that share similar biological functions in response to environmental and ecological differences over very small geographic distances. We acknowledge the evolutionary difficulty of large genetic divergence among well-connected habitats. Therefore, these studies are only the first step to discern whether natural selection is responsible and capable of effecting genetic divergence on such a fine scale.
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期刊：
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