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随着能源短缺和环境危机的日益加剧,寻找可再生的、清洁的替代能源势在必行。其中,国际公认的唯一可在运输领域大规模替代现有汽油和柴油的生物质能源被视为最有发展前景的替代能源之一。为避免“与民争粮、与粮争地”问题的出现,寻找可在广阔的边际性土地上种植的非粮能源作物显得迫在眉睫。通过筛选适应性强的能源植物,使其能够在我国各类边际性土地生长,可以显著降低生物质能的生产成本,同时达到改良土壤的作用。多年生草本纤维素类能源植物芒草的中国特有种——南荻,因其适应性强,生物量大成为首选的能源作物。 适应性是增加物种存活率和繁殖率的重要特征,而选择则是影响适应性进化的重要因素,因此如何检测选择信号一直以来都是进化生物学研究的一个重点。等位基因频率的变化是进化生物学理论研究关注的一个基本问题。与已有的来自核基因片段的微卫星标记(microsatellites,亦称简单序列重复,simple sequence repeats,SSR)和单个的核苷酸多态位点(single nucleotide polymorphism,SNP)的等位基因相比,基于全基因组范围的完整基因的等位基因频率在分析选择效应时更为准确和有说服力。本文中,我们利用基于RNA-seq技术获得的来自80个南荻个体的29094个SNP位点的信息来检测适应初期的选择信号。这80个个体来自于种植在两个实验地的14个南荻居群,实验地分别为环境与原生境相近的湖北江夏实验地和位于黄土高原的庆阳实验地。超过60%的基因在庆阳实验地的核苷酸多态性比江夏实验地低,说明在庆阳环境中大部分的基因可能受到了选择作用的影响。我们建立了一种基于群体转录组数据推断的单倍型来检测选择信号的新方法,该方法通过比较两地等位基因频率变化来筛选候选基因。结果发现在南荻适应黄土高原恶劣环境过程中,402个基因受到了正选择作用,51个基因受到了负选择作用。且这些候选基因的功能富集在非生物胁迫响应相关基因和光合作用相关的基因上,这从分子层面上解释了南荻为何能在黄土高原定植并表现出优于江夏实验地的表型特征。这是第一次在基因组层面评估等位基因频率的变化,且将其用于检测初期适应的选择信号,该新方法将有利于促进进化生物学的发展。