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西伯利亚杏(Prunus sibirica L.)是我国重要的生态、经济型树种,野生群体主要分布于北方地区的平原和山区。但是,对西伯利亚杏种质资源缺乏深入、系统的调查和研究,良种选育工作滞后,优良品种缺乏。对全国野生西伯利亚杏群体进行全面的遗传多样性、遗传结构、谱系地理研究能够揭示西伯利亚杏的遗传多样性和结构,了解其遗传多样性中心,为种质资源高效利用和优良资源保护提供理论参考。西伯利亚杏生产中面临的诸多问题中,晚霜的危害是最严重的。选育晚花西伯利亚杏优良新品种并研究晚花机制对解决晚霜问题具有重要意义。 本研究采集了全国22个西伯利亚杏群体共672个样本,利用31个nSSR标记对所有群体进行遗传多样性和结构的分析。在此基础上选出222个样本,用7个cpSSR位点和2条cpDNA基因间序列对其进行了谱系地理研究。另外,利用RNA-Seq技术对选育的晚花西伯利亚杏与普通西伯利亚杏特定时期的转录组进行差异表达分析,筛选出可能与晚花性状相关的基因,主要研究结果如下: (1)全国19个野生和3个半野生群体基于nSSR标记的遗传多样性和群体结构分析结果表明西伯利亚杏具有较高的遗传多样性。遗传多样性最高的群体位于辽宁葫芦岛和内蒙古鲁北,STRUCTURE软件将所有群体分为2个类群,所有群体之间的遗传分化显著。分子方差分析(AMOVA)结果显示约94%的变异来自个体间。Mantel检测结果显示地理距离和遗传距离之间没有显著的相关性(r=0.4651,P=0.9940),遗传障碍分析结果显示P1与其它群体之间基因交流存在障碍。 (2)叶绿体基因间序列atpB-rbcL和trnQ-rps16组成的拼接序列长1400bp,形成了8个单倍型,系统发生树结果显示8个单倍型分成两个分支,两个分支分化的时间约17.95万年以前。由cpSSR和cpDNA组成的混合序列一共产生21个单倍型,其网络图由两个以主要单倍型为中心的星状网络结构组成,并且拥有明显的谱系地理结构(NST=0.871>GST=0.758,P<0.01)。SAMOVA聚类将所有群体聚成2个大类群和一个小类群,此时有82.0%的变异是来自于这3个类群之间,FST值高达0.90925。叶绿体数据与核SSR数据聚类结果基本一致,都分成东部与西部两个大类群,DIYABC显示东部类群是在西部类群的基础上发展而来的,并且两个类群之间的基因流有轻微的不对称。基于以上结果推测位于长白山北部的黑龙江林口和辽宁锦州是冰期避难所所在地,两个大类群的形成与气候因素有一定相关性。 (3)以普通和晚花样本为材料进行转录组测序,在普通和晚花样本文库中分别获得27212807和25651484条序列。从头组装一共得到68855个unigene,其中有1204个基因表达有显著差异,与普通样本相比,晚花样本中有310个基因上调,894个基因下调。实时荧光定量PCR验证结果与分析结果完全一致。KEGG通路分析显示有156个基因参与75个通路。揭示出13个重要的开花途径中的重要基因,可能与晚花性状密切相关,它们主要参与生物钟调控、赤霉素、乙烯、脱落酸等通路和成花诱导过程。 本研究对全国范围的西伯利亚杏野生群体进行了系统全面的遗传多样性和遗传结构研究,揭示了其遗传多样性和遗传结构,并且结合谱系地理研究推测了西伯利亚杏在冰期的避难所。在解决西伯利亚杏生产过程中面临的晚霜危害问题也有了新的进展,为西伯利亚杏良种选育和种质资源保护提供了重要的信息和理论基础。