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莲,隶属莲科(Nelumbonaceae)莲属(Nelumbo),是孑遗植物的典型代表,对物种起源和进化研究具有重要参考价值。莲属植物现存两个种:亚洲莲(N.nucifera Gaertn.)和美洲黄莲(N.lutea Pers.)。由于莲的地理分布范围较广、跨度较大,形成了生长发育习性和形态表型具有明显分化的两种生态型:温带莲(Temperate lotus)和热带莲(Tropical lotus)。温带莲主要分布在温带甚至是寒带地区,具有明显的年生长发育周期,花期较短,秋冬季节地下茎膨大成藕而休眠;热带莲则主要分布于热带,长年不间歇生长,地下茎不会膨大成藕。为了从表达水平上探究两生态型莲之间的适应性进化差异,本研究通过转录组测序技术,对5个温带野生莲和4个热带野生莲进行了测序,分析了两生态型莲基因在生长发育早期的表达差异。主要结果如下:(1)基于两生态型莲的幼根和嫩叶转录组测序结果,对18个样本的SNP位点进行系统发育分析,发现温带莲和热带莲之间具有明显的分歧,说明温带莲和热带莲存在进化分离现象。(2)对各样本的基因进行了表达量聚类分析,发现大多数基因在幼根和嫩叶之间存在表达差异,证实根和叶的基因表达模式不同;两生态型间基因表达未出现明显的聚类现象,说明在莲生长发育的早期,整体的基因表达量水平在两生态型之间没有出现明显的分化,但不能排除其中有少量的基因在早期已经出现了表达分化。(3)在9个莲嫩叶样本中,筛选出了81个差异表达基因;在9个莲幼根样本中,筛选出了51个差异表达基因,嫩叶和幼根拥有共同的差异表达基因23个。在所有的差异表达基因中,9个基因在温带莲中高表达,在热带莲中几乎不表达;8个基因在热带莲中高表达,在温带莲中几乎不表达。这17个特异性表达的基因很可能参与了两种生态型莲的适应性进化过程。(4)对两种生态型莲中差异表达的基因进行GO(Gene Ontology)、COG(Clusters of Orthologous Groups of protein)分类和KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)代谢通路富集分析,发现参与糖酵解、糖质新生、淀粉和蔗糖代谢的基因在温带莲中的表达量远远高于在热带莲中的表达量。而温带莲藕的形成与淀粉等糖类的代谢合成密切相关,因此推测在莲生长发育的早期,温带莲和热带莲之间就已经出现了基因分化的现象。本次研究利用转录组测序技术分析了温带莲和热带莲在生长发育早期阶段出现的遗传分化,推测了可能参与两种生态型莲的适应性进化过程的候选基因以及与温带莲藕形成过程的相关基因,为后期的优质莲藕栽培种的育种和栽培提供坚实的理论基础。