西南人参属种质资源遗传多样性及生态适应性研究

Genetic diversity and ecological adaptation of genus Panax from Southeast and Northwest Yunnan in Southwest China will be studied in this project. Genetic diversity of different species or populations in this genus will be analysed in morphology, chromosome and DNA level for uncovering genetic structure of the populations and genetic differentiation patterns of the species or populations; ecological adaptation of this genus will be investigated to compare the adaptation to environment among different taxa, as well as to find which ecological factors explain most of the variation of morphology and physiological ecology in different species or populations. Finally, the results of the genetic diversity and ecological adaptation will be integrated to systematically analysis the species' adaptation to environment, and provide data for the research of species differentiation and formation of genus Panax.

本研究拟对我国西南滇东南和滇西北横断山区人参属进化的重点区域，开展人参属资源遗传多样性和生态适应性的系统调查研究。一方面，拟通过形态学、染色体以及DNA水平检测人参属不同物种及居群遗传多样性，分析居群的遗传结构，探讨其居群及物种的遗传分化式样；另一方面，开展人参属物种生态适应性调查，分析比较不同分类群对生长环境的适应情况，探讨造成物种间或居群间表型、生理生态分化的生态因素，最后将遗传多样性分析和生态适应性调查结果结合起来，综合分析物种对环境的适应能力，为研究人参属的物种分化和物种形成积累资料。

人参属植物由于其重要的药用价值在中药领域有着举足轻重的地位，而滇东南和滇西北横断山区是人参属分布的多样性中心和进化的重点区域，但目前对其研究主要集中在化学成分及药理活性等方面，有关其遗传多样性及生态适应性的研究未见系统报道。本研究通过EST-SSR标记检测不同物种及居群遗传多样性、遗传结构及遗传关系，探讨其遗传分化式样；同时，重点开展了珠子参资源分布、生态适应性调查，分析其对生长环境的适应情况，探讨造成物种间或居群间表型、生理生态分化的生态因素；另外还开展了采用傅里叶变换红外光谱分析三七及其野生近缘种的亲缘关系等研究工作。主要研究结果为：（1）珠子参通过改变叶形态及叶片大小，增加或减少表皮毛和气孔数量来适应环境的变化；表型性状在居群内与居群间均存在丰富的变异，而且其与居群特点、分布生境等关系密切。（2）珠子参和越南人参在干旱胁迫下仍可保持较高的SOD 、 POD 活性和相对稳定的MDA含量，比三七和屏边三七具有更强的抗旱适应性。在相同的环境条件下，珠子参居群植株利用水分的能力存在差异，不同居群的抗氧化酶系统之间存在一定的协同关系，该协同作用与光合作用密切相关。（3）屏边三七和越南人参均具有丰富的遗传多样性，但由于生境破碎化和过度采挖，导致各个居群间缺乏基因交流，居群间遗传分化大；相对其他人参属植物，珠子参居群内的遗传多样性最低，居群间遗传分化水平高，这是由于珠子参分布海拔高，生存环境恶劣，导致其居群间缺乏基因交流，而其发达的克隆繁殖能力是其适应恶劣生态环境的一种生态适应性体现；（4）基于EST-SSR标记的聚类分析显示珠子参、羽叶三七、疙瘩七和大叶三七可能为一复合群，彼此无法单独划分出来，可能为同一物种在不同环境下的不同表型适应。而屏边三七和越南人参虽外形相似、生境有所重叠但遗传距离较远，为两个不同物种。（5）采用傅里叶变换红外光谱对三七及其野生近缘种亲缘关系进行探讨，三七与越南人参、珠子参亲缘关系较近，与屏边三七、羽叶三七亲缘关系较远。.项目实施期间，发表研究论文 26 篇，其中 SCI 收录9 篇；培养硕士并获学位 2 人；晋升研究员副研究员各 1 人。