栽培人参的起源与驯化研究

Panax ginseng is one of the most famous traditional Chinese medicinal plants in China and therefore known as the "King of Herbs". Indeed, ginseng has important and diverse medical values. Although extensive studies have been conducted in the aspects of pharmaceutical values and clinical effects, few of investigations have focused on the origin and domestication of cultivated ginseng. This proposed study is aimed to employ SSR, chloroplast and nuclear genes to investigate cultivated ginseng and its wild progenitor at the population level. Major goals of this proposal are to reveal where and when the cultivated ginseng has been domesticated and how the cultivated ginseng spread to the current distribution regions. In addition, to evaluate the influences of domestication on the genomic architecture of cultivated ginseng, we employed Illumina HiSeq 2000 platform to investigate the genetic structure of cultivated and wild ginseng through analysing the nucleotide variation patterns of 78 pre-selected single copy nuclear genes. Findings of this study is expected to provide essential information to facilitate genetic improvement of cultivated ginseng by molecular means.

人参 (Panax ginseng) 隶属于五加科 (Araliaceae)人参属 (Panax L.)，是我国最重要的药用植物之一，有"百草之王"的美誉。虽然目前有关人参药理、药化与临床等领域的研究已取得了突出的成果，但关于栽培人参的起源与驯化等方面的研究却相对薄弱。本项目拟在我们已有研究的基础上，采用SSR、叶绿体和核基因测序等分子标记技术对栽培人参及其野生祖先进行群体样本分析，以期揭示栽培人参异源四倍体中两个基因组的来源，并在此基础上探讨栽培人参的起源方式、起源地点及其在驯化过程中的扩散途径。本项目的研究成果将为栽培人参的分子育种与遗传改良奠定可靠的理论基础。

人参 (Panax ginseng) 隶属于五加科 (Araliaceae)人参属 (Panax L.)，作为一种名贵的中药材被广泛地种植于我国东北和朝鲜半岛等地区。在本项目的研究中，我们采用多种分子标记技术对人参属的系统发育进行系统地分析，并在该基础上从群体水平探讨栽培人参的起源方式、驯化中心及其在驯化过程中的扩散途径。此外，我们还对栽培人参及其野生祖先的49个单拷贝核基因进行大规模测序，以从基因组水平推测驯化对栽培人参遗传结构的影响。基于这些分子数据，我们发现人参基因组在0.8-1.2个百万年前经历了多倍化历程，但现存的二倍体物种可能并不是其亚基因组的亲本。在对栽培人参起源与驯化的研究中，我们的研究结果证实了栽培人参的确驯化自野生人参。SSR和MSAP数据说明了栽培人参可能是一次起源，其起源中心是西林河地区。与此相反，全基因组水平BAC-end数据却揭示栽培人参的多次独立驯化过程，但西林河仍然是其独立起源中心之一。通过对49个单拷贝核基因对栽培和野生人参群体样本进行分析发现，栽培人参具有较高的遗传多样性，并且四个栽培品系的遗传多样性也都比较高，但普通人参具有较多的同义和非同义突变。在对栽培人参驯化模型的模拟中发现，栽培人参大约于1498年前与野生人参分化，并在驯化的过程中与野生人参存在双向的基因流。