新疆环塔里木盆地老龄核桃种质资源理化多样性及系统进化研究

A large number of aging walnuts grafting species distributed in Tarim Basin in Xinjiang, such as "millennium walnut trees", more than 500 years walnut resources, old local resources more than a century and modern cultivars more than 60 years. However, single introduction, even cut down the aging germplasm owing to the rapid development of modern walnut cultivation industry. It will be reduced the germplasm and the diversity of aging walnut, furthermore decreased the breeding value of walnut in Xinjiang. Moreover, there is no complete information about physicochemical properties and completely analysis the genomic information to aging walnut trees distributed Tarim Basin in Xinjiang, which will become the bottleneck to the development of superior germplasm value. The research aim to the aging population in Tarim Basin, fitting of fatty acid, amino acid, meteorological factors and soil mineral content elements of the relationship, forming the fatty acid and amino acid fingerprint. Meanwhile, completely analysised the gene flow and diffusion path by combined the results of mixed sequencing in different area and ethnic minorities living habits, migration and the silk road events. The subject will strengthen the theoretical foundation of protection, development and scientific utilization to aging walnut germplasm in Tarim Basin.

新疆环塔里木盆地分布有大量的"千年核桃王"、树龄500年以上古老核桃资源、百年以上古老地方资源、树龄60年以上的近现代栽培类型等老龄核桃种质资源。快速发展的标准化核桃栽培产业造成单一化引种，老龄种质被砍伐，使得老龄核桃资源大幅缩减，遗传多样性不断降低，严重影响了新疆老龄核桃种群基因在育种中的实践价值。目前还没有相对完整的不同地域老龄核桃种群脂肪酸等理化特征及基因组信息系统分析等的研究报道，这将成为新疆潜藏优良核桃种质资源开发应用的瓶颈问题。本项目以环塔里木盆地老龄核桃种群为研究对象，拟合脂肪酸、氨基酸、气象因子及土壤矿质含量元素相互关系，建立不同分布区域老龄核桃种群脂肪酸、氨基酸指纹图谱；同时，利用混合测序法测定不同分布区内混合基因组DNA，并结合少数民族生活习惯、迁徙及丝绸之路事件等系统分析老龄核桃基因流向及扩散传播路径，为新疆环塔里木盆地老龄核桃种质资源的保护、开发及科学利用奠定基础。

新疆核桃栽培历史悠久，老龄核桃资源异常丰富，新疆和田和喀什均有树龄高达1000年以上的元代“核桃王”。利用新疆古老实生种的不同地域分布群体，以及拥有早实、薄壳性状的优良栽培种群体和伊犁野生核桃群体等对新疆核桃种质遗传多样性进行研究，对新疆不同分布区域的核桃群体遗传结构进行了分子标记、形态学、理化特征分析，旨在为探讨核桃的起源演化提供基本资料，并为新疆野核桃种质资源的保护与利用提供科学依据。项目完成370份老龄核桃种质资源收集，主要分布于环塔里木盆地喀什、阿克苏及和田地区以及伊犁巩留野核桃沟。前期获得的所有老龄核桃种质资源开展形态学、壳硬度及内在品质包括不饱和脂肪酸、蛋白质、单宁、脂肪、还原糖、可溶性糖、纤维素的测定并整理数据；完成了120份核心种质的不饱和脂肪酸的测定；完成核桃种质资源叶绿体Rbcl基因的克隆；正在完成核桃简化基因组的测定。研究发现新疆核桃总群体遗传多样性为0.0884，群体内的遗传多样性0.0763。新疆核桃群体的遗传多样性较低，相似度较高，和田、栽培种与伊犁野核桃群体间的遗传距离最大(0.1096)、遗传相似度最小(0.9801)，栽培种和伊犁野核桃之间的遗传相似度最高(1)，而遗传距离最小(0)。45.73%的遗传变异来自群体间，而群体内的遗传变异为54.27%。新疆核桃群体间基因流0.85，基因分化指数（Gst）为0.37，说明群体间具有较高分化，遗传漂变是造成群体分化的主要原因。项目为核桃的起源演化提供基本资料，并为新疆野核桃种质资源的保护与利用提供科学依据。