石蒜复合体遗传多样性及与加兰他敏含量的相关性研究

Lycoris radiata is an endemic species in East Asia and is typical diploid-triploid-tetraploid complex. It is a very popular bulb flower with considerable ornamental and medical value. This species complex is an important raw material for galanthamine extraction, a natural product for the treatment of Alzheimer’s disease. In this project, we will collect about 60 populations across the main distribution of this species complex. By using methods of flow cytometry, microsatellite marker, and common garden experiment, we will aim to: 1) detect the ploidy level of all populations of this complex and reveal the geographical distribution pattern of different ploids; 2) based on the chromosome ploidy analysis, reveal the population genetic structure by means of SSR markers; 3) examine the galanthamine contents from the wild populations and the cultivated populations in a common garden, and discover the populations with the highest galanthamine content. Then the possible relationships between genetic diversity and galanthamine content of this species complex will be determined. Furthermore, successful implementation of this program will establish a germplasm bank, and provide a scientific basis for the preservation and reasonable utilization of genetic resources of this species complex.

石蒜是东亚特有种，为典型的二倍体-三倍体-四倍体复合体，具有较高的观赏和药用价值，是提取加兰他敏的重要原料。本项目拟采集石蒜复合体主要分布区近60个种群的种质资源，综合流式细胞术、微卫星标记等多种技术方法以及同质园实验，研究石蒜复合体种群遗传多样性及与加兰他敏含量的相关性。具体内容包括：1）通过对石蒜复合体种群染色体倍性的分析，揭示不同种群染色体倍性的变异式样及其地理分布格局；2）在染色体倍性分析的基础上，采用SSR分子标记技术，研究不同石蒜复合体种群的遗传特征；3）通过对原种群和同质园栽培石蒜复合体种群鳞茎中加兰他敏含量的测定，分析加兰他敏含量的区域差异性，筛选出加兰他敏含量高的优质种源，从而揭示不同种群的遗传多样性及与加兰他敏含量之间的关系。通过该项目的实施，将建立比较全面的石蒜种质资源库，为优质石蒜种质遗传资源的保存和合理利用提供科学依据。

石蒜是东亚特有种，为典型的二倍体-三倍体-四倍体复合体。本项目采集了国内石蒜复合体主要分布区118个居群的种质资源，并种植于安徽师范大学种质资源圃内。通过常规染色体压片方法，对石蒜复合体118个居群2447个个体的染色体倍性及核型进行了分析。其中有56个居群为二倍体，58个居群为三倍体，4个居群为混倍体居群。总体上三倍体居群分布范围比二倍体居群要广，且主要位于分布区的外围。在染色体倍性分析的基础上，选择了具有代表性的55个石蒜复合体居群，利用8对SSR分子标记进行了群体遗传多样性及遗传结构分析，不同倍性石蒜复合体居群遗传多样性（He）表现为二倍体>三倍体，但居群间遗传分化系数（Fst）表现为三倍体>二倍体。另外，通过二代测序技术补充研究了6种石蒜属植物的叶绿体全基因组和中国石蒜的转录组，筛选出大量的SSR，为全面深入的研究石蒜复合体及石蒜属其它物种的适应性进化、杂交物种形成、多倍体起源和扩散等问题提供了技术支撑。研究结果可为有效保护和合理利用石蒜遗传资源提供科学理论依据。