基于简化基因组测序方法（RAD-seq）对温带木本竹子系统发育式样的研究

Temperate woody bamboos(Arundinarieae)is one of the three monophyletic clades with about 600 species. The group has abundant species diversity and morpholotical diversity, enabling them as an ideal model for study of evolution of important morphological traits. However, with more than ten years efforts on the phylogenetic studies of this group, the phylogeny is still not well resolved yet. This highly hinders the further study on this group. Considering the limitation of chloroplast DNA used in previous studies, we will use reduced genome sequencing (RAD-seq)combining with new-generation sequencing technique to obtain high-throughput nuclear DNA data and construct the deep-resolved phylogeny of temperate woody bamboos. Our preliminary results have proved the efficiency of RAD-seq in resolving the closed relationship within this group. Meanwhile, we will also use the RAD sequence information to do the association analysis with morphylogical traits, and explore their evolutionary pattern in the process of species evolution.This project will provide with the fundermental and necessary phylogeny frame for the trait functional evolution and optimizing breeding. Therefore, the project has important theoretical and practical significance.

温带木本竹子（青篱竹族Arundiarieae）作为竹亚科中3个单系分支之一，约600种，具丰富的物种和形态多样性，是研究竹类植物性状演化的理想群体。虽然十几年来做了大量努力，并取得了一系列研究结果，但仍未得到一个较完善的温带木本竹子系统发育框架，对该类群的深入研究造成了很大障碍。鉴于以往研究中所用叶绿体DNA序列对于温带木本竹子这样一个快速辐射分化类群的局限性，本项目拟结合新一代测序技术，基于简化基因组测序方法（RAD-seq），在大数据量核DNA序列的基础上，构建温带木本竹子的深度系统发育关系，申请人团队通过前期研究也证实了该方法在温带木本竹子中的有效性。同时，还利用获得的RAD序列信息，对重要形态性状进行适应位点关联分析，探讨这些形态性状在物种系统发育过程中的演化趋势。本项目的研究对于开展后续的性状功能演化以及对温带竹子良种优化将提供必需的框架基础，具有重要的理论意义和现实意义。

温带木本竹子支系是一个形态多样化的类群，包括23-32属，约500种，东亚有约430种，是这一类群的多样化中心，其中中国西南特有种约180种。温带木本竹子在分子系统学研究中被证明是一个单系类群，但其类群内部之间的关系尚未得到很好的澄清。本项目旨在基于简化基因组测序技术（RAD-seq）对温带木本竹子进行系统发育研究。首先基于常规RAD测序方法对温带木本竹子中横断山区的16属35种共53个居群进行了先期研究，通过对不同分析方法和参数的比较分析，获得了分辨率较高、且拓扑结构稳定的系统发育树，得到8个主要的分支，并识别出箭竹属圆芽箭竹组；考虑到常规单酶切的RAD方法只能获得单端的测序数据，我们开发了改进版的双酶切技术（MiddRAD）,该技术筛选出AvaII+MspI两种常见酶的酶切组合，较常规的ddRAD更简便高效且在植物中的通用性高；利用新开发的技术，我们首先选取温带竹子29 属共205 种218个个体进行了系统框架的构建，将温带竹子主要分成三个大的分支即基部的ADH分支、假鞭分支和真鞭分支，通过分别对假鞭分支和真鞭分支的全面取样，对这两个大分支的内部系统发育关系做了进一步重建，获得了迄今最全面、分辨率最高的温带竹子系统发育树，在此系统发育树基础上，对温带木本竹子的形态性状进行了分析，发现地下茎类型在温带竹子进化中具有重要意义，假鞭是其祖先性状状态，为后续竹子性状的深入挖掘和机理研究提供了基础。