中国樱桃 (Cerasus pseudocerasus) 遗传多样性及其栽培类群的起源驯化研究

Chinese cherry (Cerasus pseudocerasus (Lindl.) G. Don) is an ancient but unique fruit tree in China. Over the long domestication period, the genetic basis of this species was getting dramatically shrink. To trace the root and discover the excellent genes which are lost in the domestic population from the its wild ancestral species is the only way to figure out the problem. However, the genetic diversity, the relationships of the domestic populations and the wild ones, the routine of origin, domestication and dispersal of Chines cherry species have not been systematically studied yet. We have already carried out some primary studies on germplasm evaluation and population structure construction of the filed investigated resources. This project aimed to comprehensively reveal the genetic diversity and genetic structures of our collected Chinese cherry germplasmas well as its relatives in Cerasus (about 1000 samples, 30-40taxa) by utilizing approaches in molecular phylogenetics, molecular phylogeographics and molecular cytogenetics. This is the prerequisite step in enriching the cherry resources and germplasm innovation in breeding. By finishing the project, we can unveil the geographically and polyploidly origination and domestication history of this species. This will be, in practice, of immense importance in protection and breeding utilization of Chinese cherry and also tremendous valuable in understanding the theory of cherry domestication model, routes as well as the phylogenetic relationships of its related relatives.

中国樱桃是我国古老的核果类特色果树。由于长期的驯化选择，其遗传基础较狭窄。追根溯源，从原生分布地发掘野生祖先群体，将栽培群体驯化丢失的优异基因找回，是丰富现有栽培樱桃遗传多样性的根本途径。但该物种的遗传多样性、现有栽培类群与野生祖先的遗传关系、起源与驯化模式等科学问题一直缺乏全面系统的深入研究。本研究拟在近年樱桃资源考察、收集、鉴定和比较评价以及部分地域资源遗传多样性分析等研究基础上，对中国樱桃及近缘樱属（约1000份、30-40种和变种），采用群体遗传与分子谱系地理学、分子系统学和分子细胞遗传学等方法技术，深入解析中国樱桃遗传多样性、群体遗传结构和多倍体基因组构成，以揭示栽培中国樱桃地理起源、多倍性来源和人工驯化历程。本项目的实施对中国樱桃资源的有效保护、核心种质构建和育种利用以及揭示栽培樱桃的起源和驯化式样、路线，厘清其与近缘类群系统发育关系具有重要的理论和实践意义。

栽培作物的起源和驯化是种质资源研究永恒主题。通过揭示野生种类变成栽培品种的遗传变异机制等科学问题，是作物品种改良和分子辅助育种方案设计的重要参考依据，也是建立生物近期进化模型的首要考虑。中国樱桃是我国古老的核果类特色果树。小樱桃，大产业。在我国近年的脱贫攻坚和乡村振兴中发挥重要的作用。过去对其资源分布、构成和遗传多样性缺乏较系统深入地研究。.基于此，本研究开展了我国樱桃资源实地考察、收集、鉴定和比较评价，采用多种核和叶绿体DNA序列或全基因组信息分析以及荧光原位杂交（FISH）技术对其中近1000份资源（30-40种和变种）进行了群体遗传与分子谱系地理学、分子系统学和分子细胞遗传学的研究，系统深入地解析了中国樱桃遗传多样性、群体遗传结构和多倍体基因组构成。.通过研究，明晰了现存樱桃资源地理分布、遗传多样性及群体遗传结构，解析了栽培中国樱桃及欧洲樱桃栽培种和砧木资源的独立起源和驯化历史，首次探明中国樱桃是多倍体，物种在四倍体水平进化。同时，获得蔷薇科第一张叶绿体基因组遗传变异图，揭示了蔷薇科果树的叶绿体基因组进化模式，明确了典型樱的属的分类地位、樱属内种类亲缘关系以及樱属与近缘核果类之间果树系统关系。构建了中国樱桃核心种质，对其中200余份优异种质进行了田间保存，建立了田间资源圃，开展了樱桃杂交育种，启动了300份种质基因组测序与重测序。.该项目的实施，是近30年首次系统地对我国栽培及野生樱桃资源进行的实地考察和系统评价。此对我国樱桃资源的发掘和有效保护以及后续重要农艺性状优异性状基因的鉴定和育种利用奠定了重要的前期工作基础。同时，对核果类和蔷薇科果树的进化及类群发生提供新的思路。.本项目参加国际国内学术交流17人次，相关研究结果已发表学术论文12篇，返修、在审和撰写论文6篇，申请发明专利3件，撰写学术专著1部，培养博士和硕士研究生11名，校地共建博士工作站1个，制作科普展板23块。