东亚和北美间断分布是生物地理学中著名的分布模式，也是生物地理学研究长期关注的焦点之一。崖柏属隶属于柏科，全球有约5种，间断分布于东亚和北美地区。其中北美有2种，分别为北美东部和西部的北美香柏和北美乔柏；东亚有3种，包括分布于重庆东北部的崖柏、长白山地区及朝鲜半岛的朝鲜崖柏以及日本特有的日本香柏。目前崖柏属是东亚起源还是北美起源仍存在较大争议。为此，我所植物地理首席专家团队选取崖柏属的全部5个物种，利用比较转录组学方法，对该属的起源和环境适应分子机理进行了探索。
图1. 5种崖柏属物种的采样地点。A崖柏（中国重庆）；B朝鲜崖柏（中国吉林省）；C日本香柏（日本本州）；D北美乔柏（加拿大）；E北美香柏（加拿大）
研究结果表明，崖柏属是一个单系分支，其分化时间约为中新世中期（~15.64 百万年前），崖柏与崖柏属其它物种互为姐妹群，支持崖柏属起源于东亚（中国）的观点。崖柏属分布于北美的物种受正选择的基因富集于植物激素信号转导和光合固碳等代谢途径，可能是其具有相对较高的生长速率的重要原因；而东亚崖柏属植物受正选择的基因显著富集于酚类、生物碱类和萜类等物质合成等的代谢途径，佐证了东亚崖柏属植物具有更强的抗逆和耐瘠薄能力。本研究为崖柏属起源及演化提供了新的证据，也为理解崖柏属植物的分子适应性进化机制奠定了基础。
图2. 崖柏属5个种比较转录组中正选择基因显著富集的通路（P<0.05）
上述研究结果以“Comparative transcriptomes reveal the disjunction adaptive strategy of Thuja species in East Asia and North America”为题发表于国际林学期刊《Journal of Forestry Research》（https://doi.org/10.1007/s11676-023-01648-9）。中国林业科学研究院林业研究所常二梅副研究员为论文第一作者，刘建锋研究员为论文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金项目（31870664）和国家林草局948项目（2013-4-47）的共同资助。（文：常二梅）