近期，围绕核桃科（Juglandaceae）物种起源演化、重要性状形成与方法学创新，北师大生科院核桃团队在作物驯化基因组学、自然无性系统（无融合生殖）以及复杂基因流识别等方向接连取得新进展，相关成果集中发表于《基因组生物学》（Genome Biology）、《自然·通讯》（Nature Communications）与《系统生物学》（Systematic Biology）等国际期刊，体现了团队在“问题驱动—性状解析—方法创新”主线上的持续推进与系统布局。
通过优化STRUCTURE分析揭示栽培核桃的南亚驯化起源
群体结构（population structure）推断是重建作物驯化起源与扩散历史的关键工具，但在实际应用中容易受到有效群体大小差异（effective population size）与采样不均衡（sampling imbalance）的共同影响，从而引发对祖先群体的系统性误判。针对这一方法学痛点，研究团队系统评估了传统STRUCTURE聚类在驯化研究中的潜在偏差，并提出一套联合优化的参数策略，用以同时校正采样不平衡与种群大小差异带来的影响。通过模拟数据与真实全基因组数据的对照分析，研究稳定识别出遗传漂变程度最低、遗传多样性最高的独立祖先群体，明确指向南亚地区为栽培核桃的驯化起源中心。进一步结合连锁不平衡衰减、私有等位基因比例、遗传负荷（genetic load）、近交水平（inbreeding）、种群历史重建及叶绿体单倍型多样性等多条独立证据，研究系统重建了栽培核桃向欧亚大陆的扩散路径，并鉴定出一批可能参与果壳结构、繁殖过程与品质形成的驯化相关基因。相关成果以“Resolving Sampling and Population-size Biases in Domestication Genomics Supports a South Asian Origin of Walnuts”为题，于2026年1月30日在线发表于国际权威期刊《基因组生物学》（Genome Biology）。
图1 基于真实数据和模拟数据进行不同参数设置的群体结构分析比较和栽培核桃的驯化中心及扩散路线示意图
无融合生殖物种山核桃中残余有性重组的基因组代价及其进化意义
无融合生殖（apomixis）是一种植物的克隆式无性繁殖方式，可在不经减数分裂与受精的情况下形成种子；许多无融合类群仍会偶发少量有性过程（residual sex），但其基因组后果长期缺乏清晰认识。研究团队聚焦我国特有的胡桃科山核桃属（Carya）无融合生殖—杂交复合类群，构建了湖南山核桃（Carya hunanensis）单倍型解析的染色体水平参考基因组，并整合195株成体与180枚成熟胚的全基因组数据，在群体尺度上捕捉到“以克隆遗传为主、偶发重组并产生大片段杂合性丢失（loss of heterozygosity, LOH）”这一关键过程。结果显示：无融合谱系倾向于将潜在有害突变以杂合状态“遮蔽”（masked load），从而降低短期已实现突变负担（realized load）；而偶发重组引发的LOH可将部分遮蔽突变推向纯合并增加遗传负担，但也可能在生活史早期受到自然选择（selection）筛选，偶尔产生可存活的新基因型并通过无融合快速固定与扩展，这与野外样本中观察到“多个彼此近亲、但可区分的克隆谱系并存”的格局相一致。该研究为理解自然无性系统如何在“克隆稳定性”与“遗传更新”之间取得平衡提供了关键证据，也为山核桃等核桃科重要经济树种的种质创新与育种应用提供新的基因组线索。相关成果以 “Genomic Consequences of Residual Recombination in a Hybrid Apomictic Hickory Complex”为题，于2026年2月5日在线发表于国际权威期刊《自然·通讯》（Nature Communications）。
图2 山核桃无融合生殖—杂交复合类群的形态特征、地理分布与多胚萌发现象
耦合D统计量与贝叶斯推断的D-BPP新方法揭示演化中的“幽灵渐渗”
杂交与基因渗入（introgression）是塑造物种演化格局的重要机制，但传统分析长期受限于“效率与分辨率难以兼得”的瓶颈：D统计量（D-statistic）虽能快速筛查基因流信号，却难以精准区分基因流方向与复杂模式，尤其对幽灵渐渗（ghost introgression）的识别能力不足；全似然推断方法虽判别力更强，却计算成本高且高度依赖预设情景。D-BPP方法提出一套标准化流程：通过多拓扑并行评估与启发式筛查定位候选信号，再以BPP的贝叶斯因子进行严格验证，并基于边际似然（marginal likelihood）择优构建演化网络，从而在计算可行性与统计严谨性之间取得平衡。系统模拟显示，该框架在基因流信号微弱、且不完全谱系分选（incomplete lineage sorting, ILS）较强等挑战条件下仍保持较高检出率，能够稳定区分基因流入、基因流出与幽灵渐渗三类事件并保持较低误判率。实证分析进一步验证其效能：在豹属（Panthera）类群中为关键系统发育关系提供强统计支持，并识别出与幽灵谱系相关的渐渗信号；在崖柏属（Thuja）类群中更完整重建了历史气候波动与分布碎片化背景下的杂交—渐渗演化过程。相关成果以 “Synergizing Bayesian and Heuristic Approaches: D-BPP Uncovers Ghost Introgression in Panthera and Thuja”为题，于2026年2月5日在线发表于国际权威期刊《系统生物学》（Systematic Biology）。
图3 D-BPP方法框架与分析流程
上述三项工作分别从“生物学问题解析”和“方法学工具建设”两端发力：前两项研究立足核桃科这一重要经济类群，聚焦栽培核桃驯化起源与山核桃无融合生殖机制，构建了更清晰、可相互印证的遗传证据链；第三项工作面向更广泛的生命类群演化研究，围绕复杂基因流尤其是“幽灵渐渗”（ghost introgression），提出兼顾计算效率与统计严谨性的 D-BPP 推断框架。上述成果近期集中发表，既体现了团队在核桃科关键科学问题上的持续深耕与系统推进，也展示了面向演化基因组学输出通用方法与分析范式的能力，为后续作物驯化改良、杂交利用、关键性状解析与演化推断等方面奠定了理论基础。
论文链接：
https://link.springer.com/article/10.1186/s13059-026-03959-6