核桃谱系地理学和转录组学遗传标记开发研究核桃Uuglansregia)为胡桃属植物中的模式种,分布范围广泛,栽培历史悠久且具有很高的食用和药用价值长期以来核桃复杂的遗传背景与重要的价值是学者关注的焦点目前,对核桃植物进行研究的报道主要集中在形态学、解剖学、胚胎学、细胞学和孢粉学等方面应用分子标记技术对胡桃属植物进行研究的报道也仅限于个别种的少数群体或个体,采用的分子遗传标记也大多是通用引物,其多态性及所含的遗传信息都比较有限因而通过分子标记手段对核桃全国不同地理群体的遗传多样性进行研究以及开发出更多遗传信息丰富的标记的研究是有必要的本研究一方面通过DNA测序技术,利用单亲遗传细胞质分子标记及双亲遗传的核DN*段进行核桃谱系地理学探讨；另一方面基于IlluminaHiSeqTM高通量测序平台,对核桃的叶片、花芽、雌花及雄花四种器官进行转录组测序,获得4.98G数据,随后利用生物信息学方法对数据进行了重头组装、拼接、注释及相关生物信息学分析,并利用核桃不同Unigene中微卫星序列开发易扩增、多态性好的EST-SSRSI物通过上述两方面的研究分析,为核桃群体进化历史、遗传标记及其种质资源的开发利用和保护提供理论基础和依据。
主要研究结论如下：(1)利用3-9线粒体基因片段和TrnL-F叶绿体基因片段对核桃以及外类群野核桃(J.cathayensis)、核桃楸(J.mandshurica)和麻核桃(J.hopeiensis)进行遗传多样性与系统发育关系研究结果显示,胡桃属5个物种中,核桃的遗传多样性最高,其它几个种的遗传变异很少野核桃(J.cathayensis)、核桃楸(J.mandshurica)和麻核桃(J.hopeiensis)三个种的亲缘关系较近分为一组,称为胡桃楸组,该组与核桃、铁核桃之间存在显著差异同时,研究发现核桃与美国白核桃亲缘关系近,存在生物地理间断分布现象基于叶绿体基因片段分化时间估算分析结果显示,核桃组与胡桃楸组约在8.9百万年前分开,核桃和铁核桃于2.7百万年前分开2)核基因ITS分析结果表明,不同地理群体核桃的谱系地理结构显著,不同地理群体形成各自特有单倍型,将核桃群体分成新疆、西南和华北华东地区amovA析结果表明,核桃的遗传变异主要存在于群体内且存在群体遗传分化群体动态历史分析显示西南地区可能为核桃的一个遗传多样性中心,经历了扩张历史事件,向新疆和北方迁移同时，由于不同地区均共享单倍型H1,核桃也可能起源于中亚,通过丝绸之路到达新疆和西南地区,接着通过各种因素传播扩散到华北华东地区,经过本地适应,呈现出现代谱系地理格局。
3)核基因JRD568015R-8两个基因片段分析结果均显示出较高的群体遗传多样性,其中新疆地区和华北地区核桃群体之间存在显著的单倍型共享现象遗传多样性较高的核桃群体主要存在于西南地区,且该地区存在特有单倍型位于Network拓扑结构外,进一步证明西南地区为核桃遗传多样性中心,导致该结果形成的原因可能是核桃近缘种和栽培群体基因渐渗两个核基因片段AMOVAh析结果也显示,核桃的遗传变异主要存在于群体内且南北核桃群体遗传分化显著两个基因片段序列中性检验与失配分布的分析结果显示,这两个基因片段的序列是符合中性学说,且核桃近期没有经历群体扩张事件4)利用Illumina测序方法,获得核桃叶片、嫩芽、雌花、雄花四种组织的转录组信息,通过Trinity进行重头组装获得250,222转录本,117,229个Unigene从转录本与Unigene长度的频率看来，大于500bp的数目占总数据的60%,将117,229条Unigene分别与GO,COG,KEGCE个数据库进行比对,得到核桃四种器官Unigene的蛋白功能注释信息共有45,029(38.4%)Unigene与GOB据库成功比对上，11,983条Unigene序列与CO微据库注释成功,25,269条Unigene与KEG嗷据库注释成功。
Unigene与GO,COG,KEGG个数据库比对的结果表明转录组测序获得了大量的多样化信息5)利用MISA软件对核桃转录组数据的微卫星位点进行挖掘，得到了26,088条含有微卫星的基因序列利用Primer3进行批量13,968条引物设计,从设计的引物中随机挑选78对EST-SSR6I物进行扩增其中,有53对引物能成功扩增,39对在核桃群体中有较高的多态性较利用多态性较好的39对EST-SS咫物对核桃11个88个个体的遗传多样性进行研究，发现核桃的遗传多样性较高,平均等位基数为3-10个,且不同地理环境的群体形成特定的遗传结构。