西藏桃儿七的保护遗传学研究及核心种质构建

Tibetan Sinopodophyllum emodi (Wall.) Ying is a perennial herb within the family Berberidaceae. The long-term growth under the plateau conditions has resulted in its high accumulation of secondary metabolites. Largely due to the extreme climate and anthropogenic disturbance, this germplasm resource is on the verge of extinction. This project investigates Tibetan S. emodi through an integrated application of botanical, molecular biology and biochemical approaches. The major objectives are to: (1) characterize its natural habitats and botanical traits; (2) estimate the level and partitioning of its genetic variability at both population and species levels; (3) determine podophyllotoxin contents of its natural population, and evaluate the relative importance of genetic and environmental factors in the accumulation of podophyllotoxin; and (4) establish the core germplsm. The findings of this project would provide bases for the formulation of effective conservation and the sustainable utilization of this valuable plant germplasm.

西藏桃儿七（Sinopodophyllum emodi (Wall.) Ying）隶属于小蘗科（Berberidaceae）鬼臼亚科（Podophylloideae），为多年生草本植物。长期生长于高原环境使其积累较多的次生代谢产物。由于受到极端气候、人为干扰等不利因素的影响，导致目前此资源濒临灭绝，相关研究仍处于初级阶段。本项目拟借助植物学、分子生物学及生物化学等手段对西藏桃儿七进行系统研究，主要内容包括：（1）野生居群生境调查及植物学特征研究；（2）物种及居群水平上的遗传多样性分析；（3）野生居群鬼臼毒素含量测定及其与遗传和环境因子间的相关性；（4）核心种质的初步构建。本项目研究结果将为该宝贵种质资源的保护和可持续开发利用奠定基础。

本项目以西藏濒危药用植物桃儿七为研究对象,系统研究了西藏桃儿七的种质分布、表型特征、植物学与生态学特性、遗传多样性及鬼臼毒素含量等内容。主要结果如下：.①本研究共收集到12个居群267个植株，制作腊叶标本35份。对10个居群的个体发育监测结果显示MLZ、GBS和CDX居群结实数和种子千粒质量较高，而BMB、MTS较低；海拔、年均降雨量均与果实数量和种子千粒质量呈负相关；林下和灌丛生境对种群生殖有利。.②桃儿七天然生境以林缘、灌丛边缘为主，居群叶、果实、茎等表型多样性较高，遗传变异丰富；各居群抗旱、寒性最强的分别为米林种群(MLZ)和加查种群(JCL)。天然生境下中等日照对桃儿七植株发育和光合碳同化较适宜；大面积林间空地和灌丛下种群数量较多；种群个体在大、小尺度下分别为随机和集群分布。.③基于SSR分子标记分析分析显示西藏桃儿七居群的遗传多样性均较低(P<0.5)；构建了桃儿七叶绿体全基因组，全长为157,940 bp。.④不同桃儿七居群根中鬼臼毒素含量差异不显著，与地理分布和遗传变异关系不显著，但与生境地海拔呈显著负相关。.⑤构建了西藏桃儿七的核心种质，包含33份资源。.以上结论对促进西藏桃儿七的物种保护、种群恢复及高效利用具有重要意义。