濒危药用植物高山红景天种群复壮机制

Rhodiola sachalinensis is rare and endangered medicinal plants, as its wild populations have been a large number of excavation, population quantity sharply decline, it has the risk of extinction. It is urgently to carry out the reintroduction for Rhodiola sachalinensis.. In the topic, the population rejuvenation mechanism of Rhodiola sachalinensis will be studied. Through Phenotypic variation，Genome-wide DNA methylation pattern detection, and the composition and content change of medicinal ingredients in Rhodiola sachalinensis discuss the process of reintroduction population rejuvenation of Rhodiola sachalinensis, reveals the macroscopic and microscopic changes in the process of population rejuvenation in the field. The finding will provide a scientific basis for the population rejuvenation, and a useful guide for the reintroduction population rejuvenation of other endangered plants.

高山红景天为珍稀濒危药用植物，其野生资源遭到大量采挖，种群数量急剧萎缩，具有潜在的灭绝风险，开展高山红景天的回迁引种复壮势在必行。.本项目拟对高山红景天的种群复壮机制展开研究。通过表型宏观变异观测和全基因组DNA甲基化模式检测，结合高山红景天药用成分组成和含量的变化，探讨濒危药用植物高山红景天回迁种群复壮过程，揭示其在野外种群复壮过程中的宏观和微观变化。研究结果将为高山红景天这一濒危药用植物的种群恢复提供科学依据，并为指导其它濒危植物的回迁种群复壮提供参考。

高山红景天是一种具有重要药用价值的濒危植物，主要分布在我国长白山的高山区域和东南部的张广才岭。由于严重的人为活动干扰，其生境片段化，已经被《中国植物红皮书》列为濒危植物。之前的研究发现迁地保护后的高山红景天在形态、药用指纹方面与野生居群产生了明显的不同，尤其是药用成分含量下降。. 基于前期研究工作,我们开展了高山红景天的回迁引种实验和种群复壮机制研究。研究主要结果如下：（1）掌握了濒危药用植物高山红景天回迁引种后的物候、生长发育规律、回迁后药用成分及药用指纹的变化规律等基本特征。（2）研究过程中发现高山苔原带雪斑对于高山红景天回迁种苗的存活具有重要作用，因此高山红景天回迁地应选择易于形成雪斑的地段。（3）解决了濒危药用植物高山红景天回迁居群种子无法自然定植的问题，成功实现了回迁居群的人工促进更新，进一步完善了濒危药用植物高山红景天回迁引种技术体系。（4）采用ISSR分子标记技术对濒危药用植物高山红景天的遗传多样性进行了评价，掌握了回迁后高山红景天的遗传结构变化以及与自然居群的基因交流情况，对于评测回迁居群的生存潜力和恢复野生特性具有指导意义。（5）基于RNA-seq转录组测序数据，构建了高山红景天转录组数据库。通过转录组数据分析，得到了与表观遗传调控相关的DNA甲基化模式、组蛋白修饰、染色质重塑信息，对于进一步阐明濒危药用植物高山红景天种群复壮的分子机制奠定了基础。此外，转录组数据还涉及到大量与次生代谢合成相关功能基因以及植物生长及应对环境胁迫的关键基因。(6)高山红景天回迁居群存活之后，在适应各种环境因子的过程中，首先是通过表观遗传调控方式改变控制生长发育、应答环境胁迫等的基因表达模式，从而在物候、形态、生理代谢等方面作出接近于野生种的改变，以实现自身种群的稳定增长。