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世界屋脊青藏高原是全球生物多样性热点地区之一，对该地区的植物适应性进化和资源可持续利用研究至关重要。而最近发现的模式植物西藏生态型拟南芥(Arabidopsisthaliana(Tibet-0))被证明是一个较为古老和分布海拔最高的拟南芥生态型，作为植物学研究体系最成熟的模式植物，西藏拟南芥的发现将为青藏高原地区的植物表型适应性以及分子进化机制研究提供一个新的模式系统和参照。另外，精油作为植物响应生物和非生物相互作用的次生代谢产物，具有重要的生态适应性功能和广谱抗菌活性，对生长在青藏高原极端环境下的植物精油资源的药用挖掘也一直是研究热点。因此，本文将通过开展西藏拟南芥的同质园实验和其基因组水平上功能编码基因的正选择分析，以及青海龙蒿(Artemisiadracunculusvar.qinghaiensis)的ITS序列分子鉴定和精油的化学成分与抗菌活性研究，以期为青藏高原地区的植物适应性进化和精油资源可持续利用提供重要科学依据。本研究的具体内容及主要结论如下：
1.本文选取了中国西藏(Tibet-0)、新疆(Xqh)、陕西(Scg)、重庆(Ctl)、江西(Jnf)、南京(Jnj)、美国(Col)和非洲佛得角(Cvi)共8个生态型拟南芥进行了同质园实验研究。在拉萨同质园生境中，西藏拟南芥的表型性状与其它生态型拟南芥间具有显著性差异(P＜0.05)。西藏拟南芥表现为莲座叶直径最小(7.86cm)，株高最矮(16.42cm)，基部莲座分枝数最多(3.31枝)；莲座叶数最少(9.40片)，起始抽薹时间最早(45.40天)，起始开花时间最早(57.00天)；种子千粒重最重(0.02407g)，单株种子产量最高(0.0455g)，当年结实种子的萌发率最低(5.00%)，根据这些表型差异可推测西藏拟南芥在其原产地生境比其它生态型拟南芥具有较高的相对适合度，以及早花和深度种子休眠介导的生活史调控策略促进了其对青藏高原短生长季节的适应性。对拉萨同质园生境中拟南芥表型性状的主成分分析和因子分析发现，莲座叶数、抽薹时间、开花时间和基部分枝数对西藏拟南芥的适应性具有重要影响（累积解释率为73.05%）。另外，结合拉萨和室内同质园实验的双因素方差分析发现，遗传因素显著决定了基部分枝数(F=49.909，P＜0.001)，表明西藏拟南芥已形成了稳定的基部多分枝遗传调控机制。因此，西藏拟南芥进化形成了植株矮小、基部莲座状多分枝、早花和深度种子休眠的表型特征，促进了其对青藏高原极端环境的适应性。
2.利用PAML中的分枝位点模型，对西藏拟南芥(Athaliana(Tibet-0))基因组水平上与其它19个生态型拟南芥和外类群琴叶拟南芥(A.lyrata)互为单拷贝直系同源的5611个编码基因进行正选择分析。共检测到65个正选择基因(ω＞1,P＜0.05)，对这些正选择基因在拟南芥信息数据库(TAIR)进行GO注释发现，这些基因主要介导了植物逆境响应、生长发育、DNA或RNA表达调控和生理代谢过程。例如介导逆境响应的抑制转录后沉默基因SGS3，钙信号传导基因BAG6和IQD20，免疫识别基因LOX5和LYK5等；介导生长发育的抑制分枝基因MAX4、种子休眠基因DOG1、根系发育相关基因CASPL1A1、XEG113和SIEL等；介导DNA或RNA表达调控的复制因子亚基RFC3、线粒体RNA编辑基因MEF3和PPR19，去甲基化作用基因HDP2和tRNA硫醇化修饰基因CTU2等，介导生理代谢的糖蛋白代谢基因HEXO2和FUC1，抗氧化损伤基因GSTU8等。而结合其中27个正选择基因的相关分子机制分析，发现它们主要参与了拟南芥的逆境抗性。因此，与植物逆境响应、生长发育、DNA或RNA表达调控和生理代谢相关基因的正选择突变可能促进了西藏拟南芥对青藏高原极端环境的适应性。
3.基于青海龙蒿(A.dracunculusvar.qinghaiensis)的ITS序列构建的NJ树发现，青海龙蒿与龙蒿复合群中各物种构成一个并系分支，可为青海龙蒿的分子鉴定提供一定依据。利用水蒸馏法提取青海龙蒿地上部分的精油，并用气相色谱质谱联用(GC/MS)分析了精油的化学组成，发现青海龙蒿的精油含量为0.67%，共鉴定出37种化合物，占精油化学成分中的60.88%。精油中含有大量单萜类化合物(42.12%)，主要化学成分为桧烯(19.19%)、β-松油烯(8.94%)和4-萜烯醇(3.83%)，以及含有多种低浓度抗菌成分。利用琼脂扩散法对13种常见病原菌的抗菌活性筛选，发现青海龙蒿精油对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、肺炎克雷伯菌、铜绿假单胞菌、乙型副伤寒沙门菌和酿酒酵母菌的最小抑菌浓度为2.50μL/ml，对藤黄微球菌的最小抑菌浓度为5.00μL/ml。精油浓度为10.00μL/ml时对这7种病原菌表现出中度抗菌活性，抑菌圈直径为10.04-13.59mm。同时，浓度为1.25-5.00μL/ml的精油与浓度为15.00μg/ml的抗生素（氨苄西林、庆大霉素或两性霉素B）对不同微生物菌株的抗菌活性没有显著性差异。因此，本研究可为青海龙蒿的抗菌药用资源开发提供前期基础。
综上所述，本文以青藏高原地区特有分布的模式植物西藏拟南芥(A.thaliana(Tibet-0))和蒿属植物青海龙蒿(A.dracunculusvar.qinghaiensis)为研究材料，初步揭示了西藏拟南芥矮小多分枝和生长周期短的表型，以及分子水平上的抗逆适应性进化；结合ITS分子序列对青海龙蒿进行了辅助分子鉴定，对其精油的化学成分和抗菌活性研究，发现青海龙蒿精油含有高比例的桧烯，以及对7种常见病原菌具有中度抗菌性，可作为潜在的抗菌药用资源，这些研究结果可为青藏高原地区的植物适应性进化和植物精油资源利用提供了新的见解和思路。
1.本文选取了中国西藏(Tibet-0)、新疆(Xqh)、陕西(Scg)、重庆(Ctl)、江西(Jnf)、南京(Jnj)、美国(Col)和非洲佛得角(Cvi)共8个生态型拟南芥进行了同质园实验研究。在拉萨同质园生境中，西藏拟南芥的表型性状与其它生态型拟南芥间具有显著性差异(P＜0.05)。西藏拟南芥表现为莲座叶直径最小(7.86cm)，株高最矮(16.42cm)，基部莲座分枝数最多(3.31枝)；莲座叶数最少(9.40片)，起始抽薹时间最早(45.40天)，起始开花时间最早(57.00天)；种子千粒重最重(0.02407g)，单株种子产量最高(0.0455g)，当年结实种子的萌发率最低(5.00%)，根据这些表型差异可推测西藏拟南芥在其原产地生境比其它生态型拟南芥具有较高的相对适合度，以及早花和深度种子休眠介导的生活史调控策略促进了其对青藏高原短生长季节的适应性。对拉萨同质园生境中拟南芥表型性状的主成分分析和因子分析发现，莲座叶数、抽薹时间、开花时间和基部分枝数对西藏拟南芥的适应性具有重要影响（累积解释率为73.05%）。另外，结合拉萨和室内同质园实验的双因素方差分析发现，遗传因素显著决定了基部分枝数(F=49.909，P＜0.001)，表明西藏拟南芥已形成了稳定的基部多分枝遗传调控机制。因此，西藏拟南芥进化形成了植株矮小、基部莲座状多分枝、早花和深度种子休眠的表型特征，促进了其对青藏高原极端环境的适应性。
2.利用PAML中的分枝位点模型，对西藏拟南芥(Athaliana(Tibet-0))基因组水平上与其它19个生态型拟南芥和外类群琴叶拟南芥(A.lyrata)互为单拷贝直系同源的5611个编码基因进行正选择分析。共检测到65个正选择基因(ω＞1,P＜0.05)，对这些正选择基因在拟南芥信息数据库(TAIR)进行GO注释发现，这些基因主要介导了植物逆境响应、生长发育、DNA或RNA表达调控和生理代谢过程。例如介导逆境响应的抑制转录后沉默基因SGS3，钙信号传导基因BAG6和IQD20，免疫识别基因LOX5和LYK5等；介导生长发育的抑制分枝基因MAX4、种子休眠基因DOG1、根系发育相关基因CASPL1A1、XEG113和SIEL等；介导DNA或RNA表达调控的复制因子亚基RFC3、线粒体RNA编辑基因MEF3和PPR19，去甲基化作用基因HDP2和tRNA硫醇化修饰基因CTU2等，介导生理代谢的糖蛋白代谢基因HEXO2和FUC1，抗氧化损伤基因GSTU8等。而结合其中27个正选择基因的相关分子机制分析，发现它们主要参与了拟南芥的逆境抗性。因此，与植物逆境响应、生长发育、DNA或RNA表达调控和生理代谢相关基因的正选择突变可能促进了西藏拟南芥对青藏高原极端环境的适应性。
3.基于青海龙蒿(A.dracunculusvar.qinghaiensis)的ITS序列构建的NJ树发现，青海龙蒿与龙蒿复合群中各物种构成一个并系分支，可为青海龙蒿的分子鉴定提供一定依据。利用水蒸馏法提取青海龙蒿地上部分的精油，并用气相色谱质谱联用(GC/MS)分析了精油的化学组成，发现青海龙蒿的精油含量为0.67%，共鉴定出37种化合物，占精油化学成分中的60.88%。精油中含有大量单萜类化合物(42.12%)，主要化学成分为桧烯(19.19%)、β-松油烯(8.94%)和4-萜烯醇(3.83%)，以及含有多种低浓度抗菌成分。利用琼脂扩散法对13种常见病原菌的抗菌活性筛选，发现青海龙蒿精油对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、肺炎克雷伯菌、铜绿假单胞菌、乙型副伤寒沙门菌和酿酒酵母菌的最小抑菌浓度为2.50μL/ml，对藤黄微球菌的最小抑菌浓度为5.00μL/ml。精油浓度为10.00μL/ml时对这7种病原菌表现出中度抗菌活性，抑菌圈直径为10.04-13.59mm。同时，浓度为1.25-5.00μL/ml的精油与浓度为15.00μg/ml的抗生素（氨苄西林、庆大霉素或两性霉素B）对不同微生物菌株的抗菌活性没有显著性差异。因此，本研究可为青海龙蒿的抗菌药用资源开发提供前期基础。
综上所述，本文以青藏高原地区特有分布的模式植物西藏拟南芥(A.thaliana(Tibet-0))和蒿属植物青海龙蒿(A.dracunculusvar.qinghaiensis)为研究材料，初步揭示了西藏拟南芥矮小多分枝和生长周期短的表型，以及分子水平上的抗逆适应性进化；结合ITS分子序列对青海龙蒿进行了辅助分子鉴定，对其精油的化学成分和抗菌活性研究，发现青海龙蒿精油含有高比例的桧烯，以及对7种常见病原菌具有中度抗菌性，可作为潜在的抗菌药用资源，这些研究结果可为青藏高原地区的植物适应性进化和植物精油资源利用提供了新的见解和思路。