Nature Plants (2023)この記事を引用
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海流は海洋系統地理の独特の推進力であり、したがって過去の氷河作用や海面変動とともに海洋沿岸種の分布を決定します。 今回我々は、核ゲノムと葉緑体のゲノムに基づいて、北西太平洋を起源として最も広く分布する海洋顕花植物または海草であるアマモ（Zostera marina L.）の世界的な定着の歴史を再構築する。 私たちは、東太平洋沿岸に沿って混合の証拠を持つ 2 つの分岐した太平洋クレードを特定しました。 西から東へ（太平洋横断）の 2 つの植民地化現象が、北太平洋海流の重要な役割を裏付けています。 時間的に補正された核および葉緑体の系統発生から、Z.マリーナがカナダ北極を通って大西洋に到達したという一致した推定値が得られ、アマモをベースとした生態系、生物多様性と炭素隔離のホットスポットがそこに存在していたのはわずか2億4300万年前であることが示唆された。年）。 地中海の個体群は約 44 千年前に形成され、西および東の大西洋岸に沿った現存する分布は最終氷期極大期の終わり (約 19 千年前) に形成され、少なくとも 1 つの主要な避難場所はノースカロライナ地域です。 最近の定着と、太平洋の個体群と比較して大西洋のゲノム多様性が 5 ～ 7 分の 1 低いことにより、大西洋のアマモが急速に温暖化する沿岸海洋にどのように反応するかについての懸念と機会が生じています。
海草は、約6,700万年前に海に戻った唯一の顕花植物です。 3 つの独立した系統は、約 1 億 1,400 万年生きた淡水の祖先の子孫です (参考文献 1)。 海草は、南極大陸を除く世界の海洋のすべての浅い沿岸地域で繁栄する生態系全体の基礎種です2。 これまでのところ地理的に最も広く分布している種はアマモ (Zostera marina) で、暖温帯から北極圏までの北半球の太平洋および大西洋地域に生息しており、その範囲は緯度 40°、年間平均気温が約 18 °C です (図.1a)。 アマモは、現在の他の海草が寒温帯から北極圏の北半球までの生態的ニッチを埋めることができないという点で、ユニークな基盤種です3（補足注1）。 同時に、アマモの牧草地は重要な苗床機能と、浸食保護、栄養循環、およびかなりの炭素隔離などの生態系サービスを提供します4。
a, 緑色の領域は Z. marina の存在を示します。 カナダ北極圏の場所は参考資料から追加されました。 76. シベリアの海岸線に沿ったオレンジ色の線は、ロシアの同僚による Z. マリーナを含むアリスマタレス諸島の大まかな調査に基づいて、Z. マリーナが存在しないことを表しています。 後者の地域は、砂利の海岸、川の流出、濁った水が特徴です。 詳細な位置メタデータは補足表 1 にあります。 b、遺伝的多様性: ヌクレオチドの箱ひげ図 (中央値、25/75% パーセンタイル、四分位範囲の 1.5 倍以内の範囲のひげ、四分位範囲の 1.5 倍を超える外れ値)多様性 (π)、44,865 個の SNP に基づいて 6 つの染色体ごとに計算されます (補足図 1)。 各データ ポイントは 1 つの染色体を示します。 c、144,773のSNP（データセットZM_neutral_SNP、補足図1）に基づく個々のゲノム全体のヘテロ接合性Hobのボックスプロット（ヘテロ接合部位の数）/（遺伝子型コールを持つ部位の総数）。 各データ ポイントは個人に対応します (N = 2 ～ 14 人の個人、正確な値についてはソース データの図 1 を参照)。 平均 π または Hobs の違いに関する統計検定を補足表 4 に示します。WN、ウェールズ北部。 FR、地中海フランス。 チェコ共和国、クロアチア。
ソースデータ
ほとんどの陸生植物種を超える非常に広い自然分布範囲を考慮して、私たちの目標は、日本列島に沿った西太平洋の Z. marina の推定起源から始まるアマモの主要な定着経路を再構築することでした。 海流は海洋の系統地理学的プロセスの独特の推進力であり、私たちは、太平洋の北太平洋海流、アラスカ海流、カリフォルニア海流、大西洋のラブラドル海流、メキシコ湾流、北大西洋漂流がその世界的な植民地化を推進したと仮説を立てました。 開花植物であるため、種子を含むアマモのラフティング新芽は数週間生き続け、数十から数百キロメートル移動できることが示されており、長距離分散のための生物学的メカニズムを提供しています7（補足注1）。
3 kbp were retained (‘ZM_Core_SNPs’, 11,705 SNPs; Supplementary Figs. 1 and 2; see Methods for further explanation)./p>1. Colours correspond to the population. Split-coloured circles indicate that a particular haplotype is shared between populations; the circle size is proportional to the frequency. PC2, principal component 2./p>50° N, Supplementary Note 1), historical contingency8 has played a previously underappreciated role for the establishment of this unique and productive ecosystem. The recency of the arrival of eelgrass in the Atlantic may also explain why relatively few animals are endemic to eelgrass beds or have evolved to consume its plant tissue directly (Supplementary Table 6). Greater numbers of species are found to be intimately associated with Z. marina in the Pacific than the Atlantic, including specialist feeders, facultative feeders on green tissue and habitat specialists./p>30-fold differences among populations with the highest (JS) versus lowest (NN) diversity. This observation may have significant but as yet unknown consequences for the adaptive potential and genetic rescue of eelgrass in the Anthropocene./p>2 m was maintained to reduce the likelihood of collecting the same genet/clone twice, this was not always successful (compare with Supplementary Table 3) and thus provided an estimate of local clonal diversity./p>60% identity and >60% coverage from a single alignment or (2) >85% identity and >85% coverage split across three or fewer scaffolds. Individual presence–absence-variation calls were combined into a matrix to classify genes into core, cloud and shell categories based on their observation across the population. The total number of genes considered was 20,100. Because identical genotypes and fragmented, low-quality assemblies can bias and skew presence–absence-variation analyses, only 141 single representatives of clones and ramets with greater than 17,500 genes were kept to ensure that only unique, high-quality assemblies were retained. Genes were classified using discriminant analysis of principal components61 into cloud, shell and core gene clusters based on their frequency. Core genes were the largest category, with 18,717 genes that were on average observed in 97% of ramets./p> 60.0; QD < 10.0; MQRandSum > 2.5 or MQRandSum < −2.5; ReadPosRandSum < −2.5; ReadPosRandSum > 2.5; SOR > 3.0; DP > 10,804.0 (2 × average DP). Those SNPs were excluded by SelectVariants (GATK4). A total of 3,975,407 SNPs were retained. VCFtools65 was used to convert individual genotypes to missing data when GQ < 30 or DP < 10. Individual homozygous reference calls with one or more reads supporting the variant allele, and individual homozygous variant calls with ≥1 read supporting the reference, were set as missing data. Only bi-allelic SNPs were kept (3,892,668 SNPs). To avoid the reference-genome-related biases, due to the large Pacific–Atlantic genomic divergence, we focused on the 18,717 core genes that were on average observed in 97% of ramets. Bedtools66 was used to find overlap between the SNPs and the core genes, and only those SNPs were kept (ZM_HQ_SNPs, 763,580 SNPs). Genotypes that were outside our custom quality criteria were represented as missing data./p>50% (Supplementary Fig. 8) and the total coverage of the position was >30% of the median coverage (174 variable positions). Then 11 positions likely related to microsatellites and 12 positions reflecting minute inversions caused by hairpin structures69 were removed from the final set of variable positions for the haplotype reconstruction (151 SNPs). For the phylogenetic tree reconstruction, we further selected 108 SNPs that represent parsimony-informative sites (that is, no singletons)./p> 
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