汉防己遗传差异与品质SSR评价

As one of the crude drugs recorded in every edition of Chinese Pharmacopoeia, Radix Stephaniae Tetrandrae is an important raw material of medicines for treating cardiovascular and cerebrovascular diseases. With an increase in the market demand, wild resources of Stephania tetrandra have been under serious destruction, and their demand has exceeded their supply; in addition, the change in environmental conditions has resulted in degradation of their quality. Thus it is of great significance to supplement medicinal resources and improve their quality by planting. Genetic difference analysis and quality evaluation of different Stephania tetrandra individuals are essential to efficient resource utilization and planting. In this project, using Stephania tetrandra populations from different geographical locations and individuals selected based on ecological conditions and morphological differences as the research object, we will conduct quality evaluation, develop SSR primers on the basis of transcriptome sequencing, analyze genetic differences using SSR molecular markers, and determine the characteristic SSR molecular marker of good germplasm. We will finally obtain the dominant population and good line of Stephania tetrandra, recognize the advantageous ecological conditions and phenotypic traits of the good line, and develop identification methods for the SSR molecular marker of good germplasm of the species. Our results may provide a theoretical foundation, technical guidelines and excellent materials for resource utilization, artificial breeding and planting of Stephania tetrandra.

汉防己为历年来中国药典收录的中药品种，是治疗心脑血管等高发疾病的重要原料药材。随着市场需求的不断增加，汉防己野生资源破坏严重，已呈供不应求趋势；同时，环境条件的变化使其品质呈下降趋势，药性受到影响。因此，进行人工种植补充药源及提高药材品质具有重要意义。对不同来源汉防己资源进行遗传差异分析及品质评价，是有效利用其资源和进行人工种植的前提和基础。项目拟以不同地理来源的汉防己居群及根据生态条件和形态差异选择的单株为研究对象，对其品质进行评价，并基于转录组测序开发SSR引物，利用SSR分子标记技术对其进行遗传差异分析，确定优良种质的特征SSR分子标记。最终筛选出汉防己优势居群及优良株系，明确其优势生态条件及优良株系的表型性状特征，建立汉防己优良种质的SSR分子标记鉴别方法。其结果将为汉防己资源利用、人工选育和种植提供理论基础、技术指导及优质材料。

汉防己为历年来中国药典收录的中药品种，是治疗心脑血管等高发疾病的重要原料药材。汉防己再新年限长，自然更新能力弱，随着市场需求的不断增加，其野生资源破坏严重，已呈供不应求趋势；同时，环境条件的变化使其品质呈下降趋势，药性受到影响。因此，进行人工种植补充药源及提高药材品质具有重要意义。对不同来源汉防己资源进行遗传差异分析及品质评价，是有效利用其资源和进行人工种植的前提和基础。本项目进行了以下方面的研究：1）调查了江西、安徽、浙江、福建、湖南及广东防己分布区的生态环境，以确定防己适生环境条件。并基于主要活性成分汉防己甲素和防己诺林碱的含量，确定防己优势居群、筛选防己优良种质。通过研究发现，防己喜温暖但降雨量较少的环境条件；分布区内的防己，纬度越低，含量越高；影响防己有效成分含量的土壤因子主要有交换性钙、交换性镁、有效锌、有效硼。几个省区，江西最适合防己生长，其产量最高，有效成分含量处于中上水平，可作为防己的主要生产区。广东的防己产量较低，但有效成分含量最高，可作为备选产区，开发其生产潜力。2）基于SSR分子标记技术，对防己进行遗传差异分析，同时挖掘出与高含量种质相关的SSR标记，构建优良种质SSR遗传图谱，建立优良种质SSR鉴别方法。项目基于转录组序列挖掘SSR分子标记，基于其2端序列开发引物，并筛选具有多态性引物26条用于防己资源遗传差异评价研究。研究结果显示，不同地理来源的防己具有一定的遗传差异，但遗传距离较近，遗传分化主要体现在个体差异上，群体分化不明显。聚类分析显示其聚类混乱，同一地理来源的防己株系不能归入同一群体。项目所开发的26对SSR引物中，有7对引物与防己有效成分具有关联，可通过其筛选防己的优良种质。3）进行DNA条形码鉴定技术研究，建立了基于ITS2和Rbcl序列的防己DNA条形码鉴定技术，可有效区别其与同科属其它物种。项目研究结果可为汉防己资源利用、人工选育和种植提供理论基础、技术指导及优质材料。