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柑橘是世界最重要的果树作物和贸易农产品之一,但柑橘的童期长、种子多胚性、植株高大、基因组高度杂合等生物学特点,限制了其基因功能和遗传学研究的进展。山金柑（Fortunella hindsii）属于芸香科（Rutaceae）、金柑属,具有完整柑果结构、童期极短、植株矮化等突出特点,本课题组在2009年的资源调查中发现了具有单胚特点的山金柑株系,是目前最有潜力成为柑橘“模式”实验材料的种质。本研究围绕进一步开发和科学利用单胚山金柑,即个体小、童期短、杂交容易（单胚）、纯合度高的实验材料,开展了相关研究;创建了单胚山金柑纯和自交系,评价了单胚山金柑的主要农艺性状,以单胚山金柑作为母本进行种间杂交实验、创建了遗传群体;利用纯系材料测序、组装了山金柑基因组,并基于转录组和基因组分析,对山金柑生活史基因共表达模式和早花机理进行了初步探索;基于核SSR、叶绿体扩增序列和全基因组SNP,对金柑属植物进行了系统发育、遗传多样性、群体结构和种群动态等分析,解析了金柑属系统发育地位和种群分化历史,提出了栽培金柑起源的新观点。主要研究结果简述如下:1. 山金柑纯系创建、栽培评价和杂交群体创制扩繁了单胚山金柑自交第二代（S2）118个株系、自交第三代（S3）28个株系,利用n SSR分子标记筛选了一系列纯合度>90%的高纯合材料;其中,单株S3y-45杂合度低至0.62%。评价了单胚山金柑的重要农艺性状,发现～70%的实生苗可在当年成花（童期约8个月）,单胚性状稳定（单胚率>90%）,植株极矮化（一年生实生苗平均株高15.29cm）;以嫁接苗首次坐果数作为评价标准,在自交系中筛选了一系列单胚优系材料,其中‘S2f-179’第一年（首次）平均坐果数最高,达到了5.90个。构建了单胚山金柑PN02（F.hindsii）×滑皮金柑（F.crassifolia）种间杂交群体,获得了包含222个杂种子代的F1群体;基于F1群体中的单胚单株,繁育了F2群体,目前获得了包含713个单株的F2群体。2. 山金柑基因组测序、基因共表达模式分析及早花机理初探以纯系材料‘S3y-45’作为材料,使用Pacbio、Illumina和10X genomics平台测序、组装了山金柑基因组1.0,组装大小373.6 Mb,contig-N50=2.21 Mb,scaffold-N50=5.16 Mb。注释到了32,257个蛋白编码基因,其中的12,360个基因在9个柑橘亚科植物基因组中具有直系同源基因,986个是山金柑特有基因。基于低拷贝基因的系统发育分析揭示了,相比于枳（Poncirus）,山金柑与柑橘属主要栽培种质,如柚（C.grandis）、枸橼（C.medica）、橙（C.sinensis）等有较近的系统发育关系,与橘（C.reticulata）最近,两者约分化于5.32百万年前。对山金柑生活史13个不同组织进行了转录组测序并进行了WGCNA分析,鉴定了27个共表达模块;对比山金柑与柚和柠檬的86个成花发育关键基因的表达水平,发现31个基因差异表达,其中的18个涉及成花诱导阶段。对山金柑SPL基因家族进行了鉴定,发现了19个Fh SPLs;系统发育分析表明山金柑比甜橙多了2个SPL3/4/5（内源成花诱导途径关键基因）同源拷贝:Fh SPL7/9;进一步的定量表达实验,验证了Fh SPL7/9在成熟叶片、茎、腋芽分生组织中上调表达,并与光周期成花诱导关键基因SOC1的表达呈正相关（r=0.94）,与抑制成花发育的mi R156a表达负相关（r=-0.91）。3. 金柑属植物系统发育分析利用46个核SSR和5个叶绿体位点对38份金柑属种质资源进行了遗传多样性、群体结构和系统发育分析。结果显示,金柑属植物核遗传多样性较高（Na=4.34;Ne=2.27;Ho,He,u He=0.49）,叶绿体的遗传多样性较低（Hd=0.693;Pi=0.00073;Nh=13）。结合Nei氏遗传距离聚类和叶绿体系统发育树,证明了金柑属独立的种系起源。PCo A分析和群体结构分析表明,金柑属内包含两大种群:栽培金柑（罗浮、罗纹和金弹）和山金柑。对15份栽培金柑种质和15份野生山金柑进行了基于基因组SNP的群体遗传学分析。PCA和群体结构分析都验证了金柑属内“栽培金柑—山金柑”两大种群的遗传结构;在栽培金柑内,显示了清晰的“罗浮（F.margarita）—金弹（F.crassifolia）”遗传结构;所有罗纹（F.japonica）材料都显示了罗浮和金弹混合的遗传背景,表明罗纹可能起源于罗浮和金弹的杂交或回交;但这三个栽培种间的遗传分化指数Fst均大于0.25,证明它们都应有“种”（species）的地位。栽培金柑种群的基因组SNP多样性水平（Pi=0.12,Theta=0.10）显著低于山金柑种群（Pi=0.23,Theta=0.26）,两个种群的Tajima’s D、Fu&Li’s D*、Fu&Li’s F*值均显著背离0,拒绝中性进化检验,说明它们的进化过程中都经历了定向选择。连锁不平衡分析结果显示,栽培金柑种群的连锁不平衡强度高,连锁不平衡衰减速度慢,衰减距离更长,说明栽培金柑种群经历的选择强度更高,暗示其经历了人工选择。种群动态分析发现,栽培金柑祖先和山金柑祖先分别在距今70-120万年前和30-60万年前各经历了一次与第四纪冰期相关的种群缩减,而后,栽培金柑在距今1-2万年前又经历了一次急速的种群扩张。以上结果暗示了金柑属在与橘分支分化后至第四纪冰河期开始前已经有了一定的种群分化,栽培金柑的祖先种群的地理分布更北,栽培金柑经历的急速种群扩张很可能与人类的选择和驯化有关。