转录组的单核苷酸多态性（SNPs）与蜈蚣草砷富集能力的关系

蜈蚣草（Pteris vittata）是世界上第一个被发现的砷（As）超富集植物。尽管不同来源的蜈蚣草都被证实具有As超富集特征，但它们的富集能力差异显著。为探讨这种差异的分子基础，本项目拟应用454 GS-FLX测序平台，对中国典型As污染区和正常土壤中自然分布的蜈蚣草叶mRNA进行深度测序，通过序列拼接和比对发掘蜈蚣草转录组内编码区单核苷酸多态性（cSNPs）。在此基础上，根据COG及KEGG系统对这些cSNPs进行功能群分类，并对同一功能群中杂合度高的cSNPs进行基因分型和验证。基于验证通过的cSNPs的基因分型，通过聚类及相关性分析建立SNPs与As富集能力的关系，为探索植物As超富集机制及代谢途径提供大量有关联的基因资源。

本研究一方面以生长于7个砷污染土壤和25个正常土壤的蜈蚣草种群为实验材料，比较这些种群在野外和室内土培条件下As富集能力的差异；另一方面应用SOLEXA De Novo测序平台，对中国典型As污染区和正常土壤中自然分布的蜈蚣草叶mRNA进行深度测序，通过序列拼接和比对发掘蜈蚣草转录组内与砷富集相关的基因。进而分析这些种群的典型中性序列（PvRBCL、PvTRN和PvITS）和与砷富集相关基因的单核苷酸多态性（cSNPs）多态性，并基于这些序列构建蜈蚣草种群的系统进化树；进而通过Tajima’s D和Fu and Li’s D检验，探讨土壤As含量或地理隔离是否显著影响了基因变异以及基因变异与蜈蚣草As富集能力的关系。本研究的进展主要包括4个方面：.（1）开发了2套蜈蚣草快速繁殖技术，基于此申请了2项国家发明专利；.（2）比较蜈蚣草中国32个种群的砷超富集能力，进一步证明了此物种的As先天超富集特性；.（3）通过SOLEXA测序De Novo蜈蚣草转录组，首次报道了As超富集植物的转录组；.（4）通过3730测序，比较了32个蜈蚣草种群的序列变异和植物As富集之间的关系，这是对植物先天超富集特性和适应性进化理论的重要补充。