Genomic Insights into the Evolutionary History of Quercus section Ilex
Jie Gao / Xishuangbanna Tropical Botanical Garden / Key Laboratory of Forest Ecosystem Stability and Global Change / China / gaojie@xtbg.org.cn
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Quercus section Ilex, comprising approximately 35 species (with 28 endemic to China), originated from an East Asian ancestral lineage that dispersed to Europe via the Tibet-Himalaya corridor in the Oligocene. Today, section Ilex oaks exhibit remarkable habitat breadth, occupying subtropical karst formations, arid river valleys, subalpine zones, and the high-altitude regions of the Qinghai-Tibet Plateau. To reconstruct the evolutionary history of species diversity in East Asia, we combine comparative genomics and landscape-scale population genomic surveys to address three key objectives: (1) clarify species delimitation within section Ilex, (2) reconstruct spatiotemporal evolutionary patterns and the influencing factors, and (3) elucidate how biotic and abiotic factors interact to drive diversification, with particular attention to genetic introgression and ecological niche dynamics. Our genomic analyses reveal that comparative genomics demonstrates exceptional syntenic conservation without whole-genome duplication events. We observe contrasting evolutionary trajectories: the endangered Q. pseudosetulosa shows gene-family contraction, while high-elevation Q. aquifolioides exhibits pronounced gene family expansion. The karst-adapted Q. acrodonta exhibits adaptive expansions in calcium regulatory gene families, indicating niche-specific specialization. Phylogenomic analysis of 271 individuals (38 taxa) initially revealed well-defined species boundaries across all clades except in the section Ilex, group Heterobalanus, with introgression primarily occurring among species within the same clade. Notably, we detected significant ancient hybridization events between ancestral lineages predating clade divergence.
Versión en español
Perspectivas genómicas sobre la historia evolutiva de Quercus sección Ilex
Jie Gao / Jardín Botánico Tropical de Xishuangbanna / Laboratorio Clave de Estabilidad de Ecosistemas Forestales y Cambio Global / China / gaojie@xtbg.org.cn
Quercus sección Ilex, que comprende aproximadamente 35 especies (28 de ellas endémicas de China), se originó a partir de un linaje ancestral del este de Asia que se dispersó hacia Europa a través del corredor Tíbet-Himalaya durante el Oligoceno. Actualmente, los encinos de la sección Ilex presentan una notable amplitud ecológica, ocupando formaciones kársticas subtropicales, valles fluviales áridos, zonas subalpinas y regiones de gran altitud en la meseta de Qinghai-Tíbet. Para reconstruir la historia evolutiva de la diversidad de especies en el este de Asia, combinamos genómica comparativa y estudios genómicos poblacionales a escala de paisaje con tres objetivos principales: (1) delimitar con mayor claridad las especies dentro de la sección Ilex, (2) reconstruir los patrones evolutivos espacio-temporales y los factores que los influyen, y (3) entender cómo interactúan los factores bióticos y abióticos para impulsar la diversificación, con especial atención a la introgresión genética y la dinámica del nicho ecológico. Nuestros análisis genómicos comparativos muestran una conservación sinténica excepcional sin eventos de duplicación del genoma completo. Observamos trayectorias evolutivas contrastantes: la especie en peligro Q. pseudosetulosa muestra contracción en familias génicas, mientras que Q. aquifolioides, de alta montaña, presenta una expansión marcada de familias génicas. Quercus acrodonta, adaptada a ambientes kársticos, exhibe expansiones adaptativas en familias génicas reguladoras del calcio, lo cual sugiere una especialización específica al nicho. El análisis filogenómico de 271 individuos (38 taxones) reveló inicialmente límites de especie bien definidos en todos los clados, excepto en el grupo Heterobalanus de la sección Ilex, donde la introgresión ocurre principalmente entre especies del mismo clado. De manera notable, también detectamos eventos significativos de hibridación antigua entre linajes ancestrales previos a la divergencia de los clados.
