基于DNA条形码和基因芯片技术的柑橘物种鉴定与分类研究

因种间易于杂交、无融合生殖和无性变异，柑橘属植物种的数目、种间亲缘关系和分类问题是迄今尚未解决的科学难题。本项目拟在现有形态分类、种间进化框架和重要栽培类型起源研究的基础上，根据数值分类学"全面相似性"原理，利用DNA条形码和基因芯片技术，在细胞核和叶绿体两个基因组水平全面研究柑橘属植物物种分类问题。用包括植物DNA条形码在内的细胞核和叶绿体两个基因组寡核苷酸片段制作基因芯片，对柑橘属植物现有"种"进行全面分子鉴定。应用DNA条形码思想编码DNA芯片数据，比较现有种形态特征与DNA分子特性的匹配性。最后，用分子系统学和数值分类学的方法从形态到分子深入研究柑橘属植物现有"种"的地位、种间亲缘关系与分类问题。该项目的研究结果不仅对解决长期悬而未决的柑橘属植物的起源、进化和分类问题有重要的科学意义，而且对研制柑橘属植物资源的"分子身份证"，特别是我国特有资源的鉴定、保护和利用也具有重要实践意义。

本项目圆满完成了预期目标。但在项目执行过程中，由于新技术的出现和实际工作的需要，部分方法进行了适当的改进。研究结合基因芯片和高通量测序技术，从细胞核及叶绿体基因组两个水平对柑橘属植物种的数目、种间亲缘关系、杂种来源及分类问题进行研究。该项目取得的主要研究成果罗列如下：.第一，构建了柑橘属植物DArT芯片，芯片的各项参数表明该芯片能够用于柑橘属植物进化相关研究。.第二，基于DArT芯片对24种柑橘及其近缘属植物的进化关系进行全面分析。结果发现，所有柑橘属植物均聚为一支,表明柑橘属植物可能是单系类群。DArT芯片数据分析结果并不支持Swingle 分类系统将柑橘属划分为柑橘和大翼橙亚属，暗示柑橘属植物可能存在一个更加复杂的进化过程。另外，DArT芯片数据分析发现宜昌橙和莽山野橘可能作为两个单独的关键种。.第三，筛选源于叶绿体基因组的分子条形码，用于柑橘杂交种亲本分析。通过高通量测序完成了6种柑橘及其近缘种(枸橼、柚、红河大翼橙、莽山野橘、金柑及枳壳) 叶绿体基因组草图的绘制。结合以前测序完成的甜橙和莱檬叶绿体基因组，我们比对分析了8个叶绿体基因组之间的差异。在分析基因间隔区变异幅度的基础上，60个潜在的可作为分子条形码的基因间隔区被界定，为柑橘杂交种的亲本鉴定提供技术支持。.总体上，我们的研究对目前基于形态学认定的柑橘属植物“种”的地位及种间关系进行分析。与此同时，对柑橘及其近缘种叶绿体基因组比较分析，为下一步的研究柑橘杂交种亲本起源提供了一定的基础。