古树活得久，基因就更“金贵”吗？

乡间村口、古寺庭院，常能见到枝干苍劲、树冠如盖的古树。

它们活过百年，见证一代代人的出生与老去，也被科学界寄予厚望：不少研究提示，古树或古老森林往往保存着丰富的遗传多样性，堪称“天然遗传宝库”。

古树活得越久，基因就越珍贵吗？中国科学院华南植物园研究员康明团队与瑞典乌普萨拉大学教授Martin Lascoux团队合作，以植物界“活化石”水松为研究对象，从全基因组层面给出了一个出人意料的答案：古树的进化意义并不取决于树龄长短，而取决于它所属的遗传谱系及其种群所经历的历史。

近日，相关成果发表于国际学术期刊《自然·植物》。

水松古树正面临消亡风险

水松是水松属现存唯一物种，被誉为植物界的“活化石”。

它主要生长于沼泽、河漫滩等湿地环境，常形成露出水面或土面的呼吸根，对水文变化敏感。

其祖先曾广布于北半球，如今主要分布于广东、福建、江西等省份，并零星分布于越南和老挝。

这些古老生命不仅承载着人们对故乡和历史的记忆，也为鸟类、昆虫、苔藓等众多生物提供栖息空间。

在气候变化、生境退化和人类活动等多重压力下，全球古树正在不断减少。

水松。

受访者 供图

目前，水松以3种形式存续：约百株散布于村落、寺庙、农田及传统风水林中的古树，约10个极小野生种群，近50年来逐步建立的人工栽培群体。

这种情况，使水松成为检验“古树是否天然就是遗传宝库”的理想对象。

研究团队在中国南方及越南59个地点采集了147株水松，包括64株古树、33株野生树和50株栽培树。

古树通常指树龄在100年以上的树木，本研究中均为树龄明确超过100年、生长于人为影响景观的个体，区别于残存在自然湿地中的野生树。

3类个体年龄结构差异明显：古树多数记录树龄为150至800年；现存规模较大的两个野生种群平均树龄约85年和112年；栽培树主要种植于近20至50年。

令人感到揪心的是，那些高大的古树不少已步入衰亡边缘。

野外调查显示，64株古树中有39株（60.9%）被评估为生长不良或濒临死亡，比例远高于野生树和栽培树。

古树正在无声消亡，它们身上的遗传密码是否独一无二、能否在其消失前被妥善保存，成为亟待厘清的问题。

比树龄更关键的是“谱系身份”

为厘清古树间的亲缘关系及水松的种群历史，研究团队为水松编制了高精度的“基因户口簿”：组装了约7.93Gb的染色体级别参考基因组，对147株水松进行全基因组重测序。

结果出人意料：这些外表相似的古树，其实来自截然不同的“家族”。

64株古树中，38株与附近现存野生种群亲缘关系较近，很可能来自历史时期的当地引种；其余26株更像原有自然森林衰退后幸存的“原生遗老”。

种群遗传分析显示，现存水松主要分为高度分化的珠江谱系和闽江谱系，两个主要谱系约在23万年前分化，此后均经历长期种群收缩，其中闽江谱系的衰退更为明显。

既然背景不同，其遗传价值自然不能一概而论。

研究团队比较了不同水松的遗传多样性、杂合度、近交程度等指标，发现按古树、野生树和栽培树划分时，这些指标大多相互重叠；而按遗传谱系划分，差距显著拉开，相差近6倍。

更值得关注的是稀有遗传变异。

对于常见变异，野生、栽培群体均能覆盖古树中95%以上的等位变异；但自然孑遗古树携带的低频和极低频变异，被现有群体覆盖的比例分别仅为35.6%和6.2%，意味着大部分稀有的“孤本基因”在年轻一代中已找不到副本。

相比之下，历史引种古树因来源集中，覆盖率高达87.7%和57.7%，可替代性较强。

稀释分析显示，若移除自然孑遗古树，或祖先—混合类群及珠江谱系中的古树，水松整体核苷酸多样性将下降3.5%至15.1%；而移除其他类型古树的影响微乎其微。

遗传不可替代性较高的个体，均来自这些类群。