基于SNP标记的刺槐及其近缘种遗传结构分析与核心种质构建

本研究针对刺槐(Robinia pseudoacacia)遗传背景不清、种质资源保护不足等问题，采用Hyper-seq技术对105份刺槐及其近缘种进行SNP标记分析，揭示了其低遗传多样性特征(PIC=0.100，Pi=0.178)，构建了包含21份样本的核心种质库(基因型覆盖率达90.32%)，为刺槐种质资源保护与育种改良提供了分子基础。

　　

刺槐作为一种兼具生态价值和经济价值的多功能树种，在抗逆性、木材生产和饲料供应等方面具有独特优势。然而，长期以来其遗传改良主要集中于速生性等单一性状，导致种质资源遗传基础狭窄。更严峻的是，随着种质交换频繁，资源库中混杂的种质使得有效保存和利用变得困难。传统分子标记如SSR虽有一定应用，但SNP作为新一代分子标记技术，具有稳定性高、成本效益好等优势，却鲜见应用于刺槐研究。

针对这一现状，山东农业大学林业学院联合山东省林业保护与发展服务中心的研究团队，在《BMC Plant Biology》发表了突破性研究成果。研究团队从山东费县大青山国有林场获取105份材料（含101份刺槐及4份近缘种），创新性地采用Hyper-seq简化基因组测序技术，结合参考基因组比对，系统解析了刺槐群体的基因组变异特征和遗传结构，并成功构建核心种质库。

关键技术方法包括：1) 基于CTAB法提取样本DNA后采用Hyper-seq建库，在Illumina NovaSeq 6000平台进行150 bp双端测序；2) 使用BWA-MEM2将数据比对至刺槐参考基因组，通过GATK进行变异检测，经严格过滤获得1,298,097个SNP和306,188个InDel；3) 利用VCFtools等工具计算遗传多样性参数，通过邻接法(NJ)、ADMIXTURE和PCA分析群体结构；4) 采用Genocore算法筛选核心种质。

变异特征分析
研究检测到1.62的Ts/Tv比值，63.4%变异位于基因间区，染色体2的SNP密度最高(2.03 SNP/kb)。这些特征暗示人工选择可能强化了保守突变的保留。

遗传多样性评估
101份刺槐样本表现出低遗传多样性(PIC=0.100，Pi=0.178)，观测杂合度(Ho=0.094)低于期望值(He=0.117)，近交系数(F=0.152)显著，证实群体存在杂合子缺失和近交现象。

群体结构解析
NJ树将105份材料分为三大分支，其中刺槐近缘种形成独立分支。ADMIXTURE分析显示K=2-4时，8个样本呈现独特遗传背景，多数个体遗传背景高度相似。PCA结果（前两个主成分解释率4.956%和2.549%）进一步验证该结论。

核心种质构建
筛选出的21份核心种质（占总量20%）覆盖90.32%基因型，其遗传多样性参数(MAF=0.189，PIC=0.227)优于保留种质，证实了核心库的代表性。

该研究首次在基因组层面揭示刺槐种质资源遗传基础狭窄的现状，为解释其育种瓶颈提供了分子证据。构建的核心种质库不仅解决了大规模资源保存难题，更为定向育种提供了优选材料。特别值得注意的是，研究发现近缘种的引入可提升遗传多样性（全体样本He=0.118 vs 刺槐样本He=0.117），这为未来通过远缘杂交拓宽遗传基础提供了理论依据。研究成果对刺槐种质资源保护策略制定和分子标记辅助育种具有重要指导价值。