棉花是世界上最大的纤维来源，在过去的几年间棉花的质量并没有得到改良但价格却不断上升，因此开发一种新的纤维资源显得尤为重要。牛角瓜属（Calotropis）植物是一种适宜的“新型绿色纤维”资源。牛角瓜属（萝藦科）植物有两个种:Calotropis procera（白花牛角瓜或长牛角瓜）与C.gigantea（牛角瓜），分布于非洲及亚洲的热带与亚热带地区。由于牛角瓜高品质的种子纤维使其成为了一种潜在的经济纤维资源，同时，其体内的生物活性物质也是制药工业的潜在资源。然而，目前对牛角瓜资源的开发利用仍来自低产量的野生种群，其经济回报并不稳定。因此，理解牛角瓜属植物产纤维生物的合成途径和鉴定参与这个过程的关键基因是至关重要的;同时，研究其种群的遗传和表观遗传多样性有助于种质资源的筛选以及理解其生长在不利环境下的适应性。本研究运用了三种分子技术:转录组测序、SSR（简单重复序列）以及MSAP（甲基化敏感扩增多态性）。主要结果及结论如下所述。　　1.转录组测序、组装分析及微卫星鉴定　　通过Illumina高通量测序技术，获得了大约45M测序reads，从头组装产生了133634条转录本，进一步被组装到50742条unigenes。利用已有数据库进行蛋白质同源搜索，注释了21851条功能基因。基于KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)数据库分析，鉴定了253个unigenes参与了次生代谢过程;31个unigenes与纤维的生物合成密切相关。Real-Time PCR确证了5个关键纤维素合酶基因（CesA）的表达。同时也发现了条转录本编码转录因子，包括BTF3、MYB、AP2/ERF1B及bZIP，它们可能参与了植物非生物胁迫响应。另外，基于这些unigenes鉴别了11623个微卫星标记并根据其设计了5000对引物。这些测序数据为进一步的基因资源挖掘以及解析纤维和次生代谢物生物合成的分子机制提供了重要研究基础;同时，鉴定的大量SSR为牛角瓜的群体遗传研究的提供了丰富的分子标记。　　2.SSR分子标记的开发及群体遗传多样性调查　　基于转录组测序鉴定SSR位点，随机挑选了170个位点进行多态性引物筛选，最终获得20个多态的EST-SSR标记。利用这些多态的SSR标记，对从非洲及亚洲采集的10个群体，包括286个牛角瓜样本，进行了群体遗传多样性评估。结果显示出牛角瓜表现出中等程度的遗传多样性，平均PIC为0.455。在171个C.procera个体中，发现了84个等位基因，平均每个位点包括4.2个等位基因，PIC值为0.338，遗传多样性指数HS为0.379;而在115个C.gigantea个体中，鉴别了97个等位基因，平均每个位点包括4.85个等位基因，PIC值为0.429，遗传多样性指数HS=0.487。这些分子标记来源于表达的基因序列，因此可能与基因的功能有关，对后续性状的功能分析有一定帮助。遗传多样性研究表明C.gigantea(HS=0.241)与C.procera(HS=0.248)有非常类似的遗传多样性水平，然而群体结构显示出这两个种具有大的遗传分化（FST=0.5276）。利用PCoA(Principal coordinate analysis)、NJ(Neighbour joining tree)及STRUCTURE进行种间群体结构分析，结果显示所有的个体形成了五个聚类，与特定的种以及它们的地理分布有关。另外，Mantel检验分析发现C.procera的地理距离与遗传距离间存在显著的正相关性(r=0.875，p=0.020);而C.gigantea中并没有发现强烈的相关性(r=0.39，p=0.21)。总体上，发现C.procera与C.gigantea表现出类似的中等程度的遗传多样性水平，显示出它们在进化上具有近的亲缘关系，而明显的种内与种间遗传结构以及高的遗传分化表明了它们在遗传上的不同。　　3.群体表观遗传多样性及分化研究　　除了遗传因素之外，表型特征还到了表观遗传多样性的影响，因此表观遗传多样性为研究环境对表型塑造方面提供了一个重要手段。在本研究中，利用MSAP技术对来自6个群体的120个样本进行了表观遗传变化研究。结果表明，C.procera基因组的甲基化水平为20.86％，C.gigantea基因组的甲基化水平为36.74％，表现出较高甲基化水平。在群体中，甲基化水平表现出不同程度的变异，其中海南的群体具有最高的甲基化水平。C.gigantea显示出较高的表观遗传多样性，其中香农指数IE（Shannons index）为0.268，期望杂合度HE(expected heterozygosity)为0.177，多态性指数PPL(Percentage polymorphic loci)为61.13％;而在C.procera中，IE为0.232，HE为0.155，PPL为51.07％。AMOVA方差分析(analysis of molecular variance)显示出绝大部分表观遗传变异(68％，p=0.0001))来自于种群内。种间聚类分析显示出并不是所有的C.gigantea个体或者C.procera个体严格的聚类在一起，然而对这两个种进行分别聚类分析，则显示出种内明显的群体结构，且与它们的地理分布有关。但是，C.Procera与C.gigantea的地理距离与表观遗传距离间并没有显著的相关(p=0.459，r=0.06)。在本研究中，各种遗传多样性参数表明牛角瓜属植物中具有大的表观遗传多样性，这种表观的多样性可能在牛角瓜适应恶劣多变的环境条件中发挥着重要的功能。聚类模式表明，在同一物种中不同地理分布的个体分别聚类。这可能与是与聚类中个体的甲基化水平和分布有关，因为类似生境下的个体可能会有类似的甲基化水平，最终导致群体内个体表现出趋同性。　　综上所述，本研究首次报导了C.gigantea的转录组信息，为进一步理解纤维及次生代谢物生物合成的分子机制研究提供了丰富的基因资源。鉴定的大量EST-SSR为研究群体遗传多样性及群体结构提供了丰富的分子标记，同时对牛角瓜资源的开发利用及遗传改良提供了重要信息和坚实的研究基础。表观遗传数据为以后牛角瓜属植物表观遗传学的研究提供了有价值的信息，也为理解环境对性状的影响提供了基础。