栽培三七起源及其遗传多样性研究

Panax notoginseng, a traditional Chinese medicinal plant, is cultivated mainly in Wenshan Yunnan. To date, wild population of this species has not been found, and its origin remains unclear. The wild Panax species, distributed in the areas around the cultivated P. notoginseng, are potential contributors to the cultivated P. notoginseng. Unfortunately, these natural resources are going extinct due to over-exploitation, making the effective utility and conservation of the genetic resources difficult. In this project, we will use RAD sequencing technology and a set of samples including P. notoginseng and its wild relatives collected across the distribution range, (1) to examine the genetic structure and genetic diversity, (2) to assess the genetic relationships between P. notoginseng and its wild relatives, and (3) to explore its cultivation origin and the potential genetic contributions from the wild relatives during the process of cultivation of P. notoginseng. The information obtained in this study will be valuable for the genetic resource conservation of P. notoginseng and the wild resources exploration of genus Panax.

三七(Panax notoginseng)为五加科人参属植物，为重要的药用植物资源，主产云南省文山州，至今未发现其野生群体，其栽培起源问题仍是未解之谜；同时，与三七栽培区邻近分布的人参属野生资源对三七的栽培起源可能存在一定贡献，但由于过渡采挖正面临野外灭绝的威胁。这些都不利于遗传资源的有效保护和利用。本项目在野外调查和前期研究的基础上，以栽培三七及其邻近分布的野生近缘种植物为研究材料，以RAD-Seq为分子标记手段，利用Stacks及pyRAD等软件整理和分析测序数据。以分布于全基因组水平的SNPs在物种内及物种间的分布信息为数据，采用群体遗传学和系统学的分析方法，分析物种的遗传多样性、遗传结构，评价三七与野生近缘种植物的遗传关系，探讨三七的栽培起源以及其它人参属植物在三七的栽培起源过程中可能存在的遗传贡献等问题。研究结果将为三七的种质资源保护和野生近缘种的资源发掘提供科学数据。

人参属植物是重要的药用植物资源，其中三七、人参和西洋参作为名贵药材而被大规模种植。本项目在进行大规模野外调查的基础上，利用RAD-seq测序技术对栽培三七进行了遗传多样性和遗传组成的分析，同时对三七和野生近缘种的遗传关系进行了深入分析和探讨，主要结果如下：.中国境内未发现有三七野生群体或个体。但是，形态特征和DNA测序数据分析显示来自老挝的一个个体与云南栽培三七亲缘关系非常近，并将之鉴定为三七。由此推断三七在中国境内野生灭绝，但在毗邻的国家很可能还存在野生资源。这为人们从野生资源种发掘重要基因而用于栽培品种的抗性复壮提供了条件和希望。.400多年的栽培历史使三七在物种水平的遗传多样性低于野生近缘种，遗传变异主要存在于居群（栽培群体）内，不存在居群间的遗传分化，遗传一致度比较高。同时，栽培三七与野生近缘种间未发生显著的基因交流，同域分布的野生近缘种对三七的驯化栽培未产生遗传上的贡献。此研究结果进一步证明栽培三七即非杂交起源，也非由某一单一物种经驯化变异而生成，它是人参属里的一个独立物种，在中国境内已经处于野生灭绝的境地。.系统发育分析表明，日本分布竹节参与中国大陆分布竹节参遗传分化明显，它与同样是四倍体的人参和西洋参系统关系更近，因此，早期被认定的竹节参的分类范畴需要重新界定。关于羽叶三七复合群内各分类单元，越南三七和姜状三七的独立分类学地位得到确认。除此之外，RAD-seq数据构建的系统发育树和Structure聚类分析表明，对于羽叶三七复合群内部的珠子参、羽叶三七、狭叶竹节参及峨眉三七等变种，聚类分支的结果支持依据根/根状茎的不同将它们分为两类，即拥有串珠状根状茎的样本聚为一类，拥有竹根状/竹节状根状茎的一类聚为一支。这些研究结果将为人参属今后的分类修订提供重要的参考。