滇西北绿绒蒿属种质资源遗传多样性和亲缘关系研究

The study aims to collect the germ plasm resources of the wild Meconopsis Vig. in northwest Yunnan based on the investigation on its distribution range. We hope to find out the location and the survival status and set up the specimen bank and DNA bank of the genus. Taking population genetics and molecular phylogeny as theory base, we plan to study the anatomical features of vegetative organs, the morphology and patterns of pollen grains and seeds, as well as caryomorphology. With the help of ISSR marker, cpDNA fragment (trnL-trnF and trnfM-trnS) and single nucleotide polymorphisms discovered by RAD tag, we hope to learn the genetic diversity and gene flow at molecular level of Meconopsis Vig. in northwest Yunnan. Moreover, topological structure of the phylogenetic tree will be constructed to analyse the phylogenetic relationship among the species. Then we will discuss the similarities and differences of the genetic diversity between morphology, caryotype, and molecular level. Combined with the survey of population ecology, we aim to probe into the possible endangered reason of the wild Meconopsis Vig. and suggest the reasonable protection strategy. The result will provide the evaluation, protection and utilization of the germ plasm resources of the wild Meconopsis Vig. in northwest Yunnan with the valuable information.

本研究在对滇西北野生绿绒蒿属（Meconpsis Vig.）种质资源分布区进行调查的基础上，广泛收集绿绒蒿属野生种质资源，摸清野生居群的分布及生存现状，建立滇西北绿绒蒿属标本库和总DNA库。以群体遗传学和分子系统学为理论基础，利用经典分类学研究方法，研究营养器官的解剖特性、花粉和种子形态、染色体变异式样等特征；借助ISSR分子标记、叶绿体基因片段（trnL-trnF和trnfM-trnS）、以及基于RAD标签测序技术的单核苷酸多态性手段，了解滇西北绿绒蒿属植物在分子水平上的遗传多样性及基因流水平。构建系统发育树，分析种间亲缘关系。探讨从形态水平、细胞水平和分子水平对遗传多样性分析的一致性和差异性。结合种群生态学的调查，揭示野生居群可能的濒危原因，提出合理的保护策略。研究结果可为滇西北绿绒蒿属种质资源的评价、保护和利用提供依据。

本研究以滇西北为重点，对野生绿绒蒿居群分布区进行了调查和采样，收集了绿绒蒿属较完整的标本和DNA样本。收集15种绿绒蒿野生种子，完成了种子形态、种子萌发及幼苗抗逆性的多样性比较研究。. 利用叶绿体基因片段（rbcL、matK和ndhF）联合分析，构建了绿绒蒿属系统发育树，了解其属内种间的系统分类地位和种间亲缘关系。结果发现39种绿绒蒿属植物为多系类群，建议将绿绒蒿属分为四个亚属，并对属下分类系统进行了整理。澄清了绿绒蒿属部分疑难类群的物种界定，为绿绒蒿属进一步分类修订及杂交育种提供了参考。. 利用绿绒蒿转录组数据，开发出21对适合绿绒蒿遗传多样性检测的SSR分子标记。建立了适用于绿绒蒿属的SSR遗传多样性检测流程。利用SSR和ISSR分子标记分别对全缘叶绿绒蒿（M. integrifolia）（16个群体，185个个体）和红花绿绒蒿（11个群体，130个个体）的遗传多样性进行研究，揭示其遗传多样性水平和基因流水平。. 同时，利用叶绿体片段（rbcL、matK和ndhF）及单拷贝核基因片段（RPB2）检测红花绿绒蒿核苷酸多态性与单倍型多样性。发现共有 79 种叶绿体单倍型。在物种水平上的核苷酸多态性为 π = 0.00399，单倍型多样性为 Hd 为 0.9874。Amova分析显示群体之间分化处于中等程度，群体之间的遗传分化系数 FST 为 40.434。适配分析作图显示为多峰，拒绝扩张假说，暗示居群处于平衡。. 此外，引入国外栽培品种蓝花铃蔻（M. ‘Lingholm’），对其开花不同阶段进行了转录组分析，发现了作为高山植物的绿绒蒿在应对高山恶劣环境方面独立的应对系统。同时，挑选出20个与开花过程中花色变化及环境响应相关的基因（包括5个与花色相关的基因及15个环境响应的基因），用于后续研究。.在昆明地区共尝试引种了10种野生绿绒蒿，12种从英国引进的栽培绿绒蒿，并对绿绒蒿播种、幼苗培育、露地栽培等条件进行摸索和尝试。同时还进行了5种绿绒蒿的组织培养研究，探索了无菌苗培养条件优化，并建立了离体再生体系，为打造特色云南城市花卉景观奠定了扎实的基础。