大多数物种都表现出地理结构,这会在基因组的中性区域留下特征性的遗传印记。当中性区域与有害突变发生连锁时,这些印记可能会被扭曲。在这类区域中,净化选择可通过背景选择(Background Selection, BGS)降低遗传多样性;对于隐性突变,则可通过关联性超显性(Associative Overdominance, AOD)提高遗传多样性。尽管BGS和AOD在随机交配群体中的作用已得到较为充分的表征,但它们在结构化群体中的效应仍在很大程度上未被探索。
本文中,我们利用前向模拟,在一系列迁移、选择、显性和重组参数范围内研究了一个伴随迁移的隔离模型(Isolation with Migration model)。首先,我们采用基于基因型的方法,量化有害突变对标准汇总统计量(π、Dxy、FST、DAFi)的影响。随后我们表明,基于祖先重组图(Ancestral Recombination Graph, ARG)的方法——通过追踪每个子群中一个二倍体样本的树序列——能够恢复相同的模式,同时将遗传变异直接关联到底层的共祖过程。
当重组率足够低时,我们发现,对于弱共显性突变,存在一个由BGS驱动的状态,其特征为较低的遗传多样性和升高的遗传分化(FST)。对于隐性突变,我们首先识别出一个由AOD驱动的状态,其特征为遗传多样性增加且FST值降低,随后过渡到一个后续的由BGS驱动的状态。系统发育谱系同样受到有害突变的影响:BGS会缩短共祖时间,并使拓扑结构向谱系排序型拓扑偏移;而AOD会延长共祖时间,并使拓扑结构向不完全谱系排序型拓扑偏移。
基因流会削弱这些模式,使FST和拓扑结构保持接近中性预期,而遗传多样性和共祖时间则对群体历史过程保持稳健。我们的结果为在具有基因流的结构化模型中存在BGS、AOD及其相互转变提供了明确证据。重要的是,这些过程会在基因树上留下可区分且可解释的特征性印记,凸显了基于ARG的方法在结构化群体中推断连锁选择和显性效应的潜力。
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🏷️ 有害突变 背景选择 关联性超显性 结构化种群 基因流 连锁中性变异