近日，我院陈士超副教授与美国北卡罗莱纳州立大学、佛罗里达大学、佛罗里达自然历史博物馆、加拿大艾伯塔大学、浙江大学、北京基因组研究所、中国科学院植物研究所的研究人员合作，在国际知名学术期刊《eLife》上发表研究论文，陈士超老师为共同第一作者。该研究揭示了东亚北美间断分布的被子植物在地理隔离物种分化时，在基因组水平呈现出共同的分子进化模式，揭示了物种分化中自然选择所驱动的基因组差异分化具有重复模式，发现物种的分化过程可能是由相对较小的基因子集变化引起的。

在基因组水平识别物种差异形成的机制是物种基因组学的重要研究内容，但对于是否存在一般的基因组物种演化分子模式，仍然是个未解之谜。地理隔离分化成种是物种形成重要机制，也是生物多样性形成的重要驱动力。然而，在重大地理隔离完全中断基因流之后，基因如何随时间在全基因组上积累分化，仍然是一个悬而未决的问题。

自Linnaeus时代，人们就认识到东亚和北美洲东部的森林物种关系密切，这是北半球的主要植物地理格局。两个区系有65个间断分布的共有属，其姐妹物种分化时间变化极大，从中新世到更新世乃至最近（从15 mya到<2.0 mya）。这些属代表了非同源物种分化的不同阶段，是研究与地理物种形成相关的基因组分异的理想选择。在本文中，我们研究了20个地理隔离分化的种对（或变种种对），其中包括16对最经典的东亚-北美洲植物区系间断分布姐妹种对。根据它们叶片转录组中推定的直系同源单拷贝核基因（POG）的全基因差异的分化模式，我们发现> 90％的POG都是强纯化选择基因，而只有<10％的基因处于弱正选择状态，只有极少数量的基因处于强正选择之下。其中有14个强选择基因由多数种对（10-15）共享，只有一个强选择基因在所有种对中都共享。这15个强选择基因都是对各种刺激作出反应的生物过程相关功能基因。尽管这些物种分化时间相差很大（最大差距约1000万年），但在不同选择力下POG的相对丰度在各种对之间总是表现出重复的模式。这些研究使我们有可能够重构随着隔离成种和时间推移基因组差异积累和发展的过程，在基因组层面揭示地理隔离导致物种分化的分子机制。