宾夕法尼亚州立大学研究人员领导的研究小组表示，怀俄明州西部发现的杨树杂交种群为了解自然杂交如何影响许多植物物种的进化提供了新见解。他们还表示，他们的发现表明物种之间的基因交换对于适应环境变化可能至关重要。

这项研究描述了黑杨(又名毛果杨)和香脂杨(又名香脂杨)杂交的新谱系，该研究最近发表在 《分子生态学》杂志上。研究小组负责人、宾夕法尼亚州立大学农业科学学院副教授 吉尔·汉密尔顿 (Jill Hamilton)表示，这只是最新的一项研究表明自然杂交在许多植物物种的进化中发挥了重要作用 。

“自然界中不同物种之间的杂交比我们想象的要频繁得多——尤其是在森林树木中。这并不一定是坏事，因为它可能是促进适应气候变化的自然机制，”宾夕法尼亚州立大学 Schatz 树木分子遗传学中心主任汉密尔顿说。“像这样的研究对于开始梳理人口历史、基因流动和不同基因组祖先之间的相互作用如何塑造自然杂交区至关重要，以便更好地预测未来种质流动和气候辅助森林管理。”

大多数黑杨树种群生活在潮湿的沿海地区。然而，大约 80 万年前，黑杨树开始出现在内陆和东部的干旱环境中，Schatz 中心博士后研究员、该研究后期阶段的负责人 Constance Bolte 指出。她推测，这种迁移可能是通过与香脂杨树杂交获得遗传变异而促成的，这种变异使它们能够在炎热干燥的环境中生存。

博尔特指出，研究中描述的杂交谱系具有“一些非常有趣的基因组合”，使得树木能够在干旱的栖息地茁壮成长。

“这些沿海种群对潮湿环境有特定的适应能力，”她说。“但气候一直在变化，所以它们的分布目前非常有限，可能是因为该地区比较干燥。因此，这些杂交种表现得更好，因为它们拥有在干燥气候中生存的遗传工具。”

博尔特说，姊妹物种之间的杂交在林木中经常发生，并补充说这项研究显示了利用自然杂交历史对林木育种和管理的价值。

“我们的数据表明，杂交可以形成稳定的谱系，”她说。“从历史上看，杂交种在保护工作中从未被考虑过，然而，如果这些杂交种恰好适合在干旱或其他极端气候条件下生存，那么保护和管理这些种群的自然遗传资源可能至关重要，尤其是在气候条件迅速变化的情况下。”

研究小组分析了沿七条横断面(从北到南排列的狭长地带)收集的 546 株杨树插枝的基因组成，发现了黑杨-香脂杨稳定的杂交谱系。这些横断面从阿拉斯加一直延伸到怀俄明州，中间的不列颠哥伦比亚省和加拿大艾伯塔省也有采集点。汉密尔顿表示，只有使用大数据处理技术和强大的计算能力，才能进行此类分析，这些技术可以 通过 宾夕法尼亚州立大学计算与数据科学研究所的ROAR 协作集群等设施获得。

为宾夕法尼亚州立大学的研究做出贡献的有生态学博士生 Michelle Zavala-Paez、生物学和心理学本科生 Brianna Sutara、土耳其杜兹杰大学林业系教师 Muhammed Can、马里兰大学环境科学中心教授 Matthew Fitzpatrick、弗吉尼亚理工大学教授 Jason Holliday、佛蒙特大学植物生物学系副教授 Stephen Keller 和弗吉尼亚理工大学研究生 Tommy Phannareth。

国家科学基金会和美国农业部国家食品和农业研究所资助了这项研究。