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山核桃(Carya cathayensis)为浙江省重要的经济树种。多年的研究发现,山核桃与其同属的薄壳山核桃(C.illinoensis)无论正反交都是可育的,且存在杂种优势。近年来研究又发现山核桃中存在印迹数量性状位点(iQTL)和无融合生殖现象。山核桃的可杂交性及杂种优势与无融合生殖的现象之间是有矛盾的,但观察到的现象均为生产上有益的性状表现。基于此,本文运用适用于山核桃、薄壳山核桃的MSAP(Methylation sensitive amplification polymorphism甲基化敏感扩增多态性)标记分析体系,分析这二个物种及正反交子代群体,并与山核桃及其自由授粉子代群体的研究结果进行比较。研究结果有助于揭示山核桃的遗传机理,同时可以为多年生且基因组大而高度杂合林木的基础理论研究打下基础。研究结果如下:1、基于MSAP分析的正反交子代研究结果表明:反交(薄壳山核桃×山核桃)子代的位点总数、MSL(甲基化敏感位点)数及多态MSL数、NML(非甲基化位点)数及多态NML数均大于正交子代(山核桃×薄壳山核桃),而MSL及NML的香农多样性指数(Shannon diversity index,I)则反交子代略高于正交子代;正交子代非甲基化遗传位点、半甲基化位点、内部甲基化位点的比例要高于反交子代。2、与相同正反交子代群体RAPD、ISSR、SRAP分子标记分析结果比较发现,MSAP标记获得的遗传位点数远超上述分子标记,且多态位点的比例近100%,是其它3种标记的2-3倍。3、Wilcoxon Rank Sum检验表明,山核桃与薄壳山核桃正交子代群体(W=251521(p<0.0001))与反交子代群体(W=436529(p<0.0001))的遗传多样性和表观遗传多样性差异极显著。分子方差分析(AMOVA)表明,正反交子代群体间的甲基化变异与遗传变异均达到极显著水平(p<0.0001),群体内的变异约占80%;MSL、NML的主坐标分析(PcoA)表明,NML、MSL在山核桃与薄壳山核桃正反交子代群体间分化明显不同。Mantel检验表明,正交子代群体(r=0.3647102,p=0.000999,p<0.01)与反交子代群体(r=0.2648822,p=0.000999,p<0.01)中遗传位点对甲基化位点的影响均达到了极显著的水平。基于获得的遗传位点信息分别对正反交子代群体中的个体进行了聚类,从分子水平上说明正反交子代个体间是有差异的,山核桃与薄壳山核桃二物种间是有杂交的。4、山核桃自由授粉子代(S)、薄壳山核桃自由授粉子代(M)及二树种正(SM)反交(MS)子代间、不同年龄幼苗的苗高和地径存在极显著差异(P<0.01)。授粉方式和年龄间具有极显著的互作关系;F1代杂交幼苗具有杂种优势。除2年生的山核桃幼苗苗高外,4种幼苗的苗高及地径在前二年无显著差异;4年生的正交山核桃×薄壳山核桃幼苗苗高和地径分别为158.61cm、14.75mm,反交分别为128.54cm、14.93mm,显著大于自由授粉的山核桃幼苗(101.69cm、10.82mm)和薄壳山核桃子代幼苗(87.65cm、10.73mm)。相对于自由授粉子代,正反交F1代杂交幼苗的生长呈现出较强的杂种优势。似然比检验(Likelihood ratio test,LRT)结果表明,718个MSAP遗传标记中共有204个标记关联的苗木生长性状达到显著水平,生长性状关联的遗传标记中对苗木生长性状的贡献率在17.98%-97.99%之间。5、对29个薄壳山核桃无性系进行MSAP分析,共获得1307个位点,NML数比MSL数要多,分别占56.24%和43.76%,但MSL变异比NML丰富。4种类型的位点中内侧胞嘧啶甲基化位点比例最高,占19.84%,非甲基化位点、半甲基化位点的比例均小于10%,但遗传位点的比例略高于半甲基化位点的比例。Wilcoxon Rank Sum检验表明,薄壳山核桃无性系的遗传和表观遗传差异极显著(W=150865.5(p<0.0001))。遗传位点I为0.20±0.08,低于表观遗传位点I值(0.51±0.14),但遗传位点I的变异系数达40.9%,要高于MSL(27.1%)。6、基于MSAP分析进行山核桃与薄壳山核桃物种水平的比较,结果非甲基化遗传位点在山核桃中的比例要远远大于薄壳山核桃。I表明薄壳山核桃与山核桃中表观遗传多样性相当,但薄壳山核桃的遗传多样性要高于山核桃。Wilcoxon Rank Sum检验表明,薄壳山核桃(W=150865.5(p<0.0001))和山核桃(W=16656.5(p<0.0001))的遗传和表观遗传差异极显著。AMOVA表明,薄壳山核桃与山核桃MSL、NML有极显著差异,且大部分的甲基化变异(67.28%)和遗传变异(77.48%)存在于物种内。主坐标分析(PcoA)表明,薄壳山核桃与山核桃物种有明显的分化,且表观遗传变异丰富。Mantel检验表明,薄壳山核桃遗传位点对甲基化位点影响极显著;山核桃遗传位点对甲基化位点的影响不显著。山核桃与薄壳山核桃两物种各遗传参数(等位基因数(Na)、有效的等位基因数(Ne)、香农信息指数(I)、期望杂合度(He)、无偏的期望杂合度(uHe))值十分接近,正反交可行。综上所述,山核桃与薄壳山核桃正反交子代的分析表明,甲基化对遗传位点的发现有影响,二物种间存在杂交,甲基化对山核桃无融合生殖的表型可能起着重要的作用。