生物入侵与气候变化是当前全球生物多样性面临的两大严峻挑战。深入探讨入侵物种与气候环境之间的相互作用机制对于构建有效防控体系至关重要，也是应对全球气候变化背景下生物入侵问题的基础。我们前期的研究发现遗传变异与表观遗传修饰在海洋入侵物种史氏菊海鞘（Botryllus schlosseri）的环境适应中发挥着功能互补作用（Gao et al., 2022. Molecular Ecology）。然而，这些因素如何影响史氏菊海鞘对未来气候变化的响应，以及其未来的入侵风险，尚待进一步探索。
研究通过整合基因组与表观基因组数据，系统评估了史氏菊海鞘在全球气候变化下的适应潜力与入侵风险。研究发现，遗传变异和表观遗传修饰以互补的形式促进史氏菊海鞘响应未来的气候条件，并提出了整合适应性基因组和表观基因组变异开展气候适应预测和入侵风险评估的研究框架（图1）。研究团队通过广义不相似性模型（Generalized Dissimilarity Modeling）和梯度森林模型（Gradient Forest Modeling）分别构建了遗传/表观遗传-生态因子模型，并应用人工蜂群算法（Artificial Bee Colony Algorithm，ABC）创新性地构建了基因组-表观基因组指数（Genomic-Epigenomic Index，GEI），量化了史氏菊海鞘对未来气候的适应潜力和入侵风险。基于此GEI指数的预测模型分析揭示了史氏菊海鞘不同地区种群在基因组和表观基因组层面的适应能力存在显著差异。研究还发现，北美冷温带地区的种群在未来气候变化中适应性较弱，而地中海地区的种群适应性较强，因此入侵风险较高（图2）。
该研究强调了将多组学信息整合到生态预测模型的重要性，发展了一种新的整合多组学数据的适应潜力和入侵风险评估模型。这一模型有助于更全面地理解生物对未来气候变化的适应过程和机制，为入侵生物早期监测、预警与科学管控提供了理论依据和技术支持。
图1整合基因组和表观基因组数据信息开展气候适应预测和入侵风险评估的研究框架
图2 未来气候情景下的基因组-表观基因组指数（gei）
该研究得到国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金、广东省科学院科技发展专项等项目的资助。中国科学院生态环境研究中心的陈义永助理研究员和广东省科学院动物研究所的高养春副研究员为论文的共同第一作者，中国科学院生态环境研究中心的战爱斌研究员为论文通讯作者，中国科学院南海海洋研究所的张志新研究员共同参与此项研究。
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.17588
供稿：省科学院动物所
撰稿：高养春
审稿：黄丹 陈金平 吴玉春
校稿：徐超 肖捷 章震
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