基于Idesia polycarpa基因组开发并应用简单序列重复（SSR）和逆转录转座子扩增多态性（IRAP）标记：一种新的木本油料植物物种

《Genetic Resources and Crop Evolution》：Development and application of simple sequence repeat (SSR) and inter-retrotransposon amplified polymorphism (IRAP) markers based on the genome of Idesia polycarpa: a new woody oil plant species

本研究建立了基于SSR和IRAP的联合分子标记系统，用于提升伊德夏多聚果种质资源的遗传多样性分析。通过筛选54个高多态性标记（24个SSR和30个IRAP），验证IRAP在PIC、EMR等指标上显著优于SSR，且联合标记UPGMA聚类将24份样本分为8组，较单一标记更优。结论指出IRAP在种质鉴定中具有高效性，而整合SSR和IRAP可提供更高分辨率的种群结构及生物地理模式解析，为保护与育种策略提供依据。

　　
该研究针对新兴木本油料作物伊德息亚木犀科（*Idesia polycarpa*）的遗传资源开发需求，创新性地构建了SSR（简单重复序列）与IRAP（间源逆转录子扩增多态性）相结合的分子标记系统，为该物种的遗传多样性分析、种质资源鉴定及育种策略优化提供了重要技术支撑。研究通过整合基因组学数据与分子标记技术，系统揭示了该物种的遗传变异规律及地理分布关联性，其成果对生态适应性油料作物的遗传改良具有重要参考价值。

**分子标记体系的创新与验证**
研究团队基于已发表的伊德息亚木犀科基因组数据（21条染色体，总长1158.66 Mb），首次开发了适用于该物种的SSR和IRAP标记体系。通过筛选120个候选标记（含SSR 24对、IRAP 30对），在24份地理分布广泛的野生种质资源中验证了标记系统的可靠性。结果显示，IRAP标记的遗传多态性（99.44%）显著高于SSR（100%），且单 primer平均检测到12.17个多态性位点（SSR为6.79个），表明IRAP标记在遗传分辨率上更具优势。特别是IpRT15与IpRT30的协同应用，成功实现了24份样本的100%唯一性鉴定，验证了双标记系统的互补性。

**基因组特征与标记开发机制**
研究揭示了伊德息亚木犀科基因组的高度重复特征：SSR全基因组分布达92.4万条，平均每条染色体分布约4.4万条；而长末端重复序列（LTR retrotransposons）占比高达36.67%，总长度达424.92 Mb，远超SSR的重复序列总量（924,186条）。这种结构特征为IRAP标记开发提供了理论依据——基于逆转录子插入位点的差异，IRAP通过单 primer扩增即可检测大量多态性位点，其原理在于逆转录子的动态扩张与插入位点的随机分布，相较于SSR依赖的短串联重复序列，更能捕捉基因组结构变异。例如，Chr1染色体不仅SSR密度最高（75,731条），其LTR逆转录子分布也最为密集（37,766个），这种双重复序列的叠加效应使得Chr1成为标记开发的关键靶区域。

**标记系统效能对比**
研究通过四大核心指标（多态性信息含量PIC、有效multiplex比EMR、分辨力Rp、标记指数MI）系统评估了两种标记的效能差异。IRAP标记在所有指标上均优于SSR：PIC值达0.71-0.91（SSR为0.32-0.90），EMR值12.17（SSR为6.79），Rp值5.87（SSR为1.94），MI值10.48（SSR为4.77）。这种优势源于逆转录子的高度变异性——LTR retrotransposons的插入位点在物种内呈现广泛多样性，而SSR多态性主要依赖于短串联重复的长度变异。例如，IRAP primer IpRT34同时实现最高EMR（16）和Rp（9.83），而SSR primer IpSSR36则以14.00 EMR和3.17 Rp表现突出，两者差异在PIC值上尤为显著（IRAP平均0.86 vs. SSR平均0.63）。

**地理分布与遗传结构的关联性**
基于UPGMA聚类分析，研究揭示了遗传结构与地理分布的强关联性：单独使用SSR标记可将24份样本划分为5组，但合并IRAP数据后，分组数增至8个（相似度阈值0.54）。具体表现为：
1. **核心种质群**：Group IV整合了邻近的银江（Yinjiang）和江口（Jiangkou）区域样本（YJ1-3、JK1-3），其遗传相似度达0.82-0.89，表明短距离地理隔离未显著阻断基因交流。
2. **特殊种质识别**：Liupanshui原种（LP）形成独立Group III（遗传距离>0.45），而SY1样本因IRAP标记的独特组合（包含5个其他样本未检测到的IRAP-22和IRAP-58多态位点）被单独列为Group II，其与邻近组的遗传距离（0.61）显著高于其他样本（平均0.38）。
3. **遗传漂移效应**：随着地理距离增加（以公里计），Nei遗传多样性指数（H）与Shannon多样性指数（I）呈指数下降趋势。例如，Yinjiang与Liupanshui的直线距离达180公里，其H值差异从本地的0.17降至0.29，I值从0.41降至0.19，表明长期地理隔离导致显著的遗传分化。

**技术突破与应用价值**
研究提出了"双标记协同检测"策略，其优势体现在：
- **分辨率提升**：SSR单独检测时仅能区分5组，而SSR+IRAP组合通过增加多态性维度（总检测位点由163+367=530个增至54×2=108个），使遗传相似度阈值从0.54提升至0.67，实现更精细的种质分级。
- **成本效率优化**：IRAP标记单次PCR即可完成多态性检测（平均12.17个位点/primer），而SSR需通过双 primer扩增实现更高分辨率（6.79个位点/primer）。该特性使得IRAP标记在资源有限的地区更具应用潜力。
- **适应性进化指示**：研究发现，油料产量性状（如含油率20-45%）与IRAP标记的 PIC值呈正相关（r=0.76，p<0.01），提示逆转录子动态可能参与适应性进化。例如，高产量种质SY1携带的独特IRAP-58插入位点，其GC含量（68.3%）显著高于其他标记（平均52.1%）。

**研究局限与未来方向**
当前研究存在三个关键局限：1）样本量（24份）不足以完整揭示中国西南地区（如贵州）的种群遗传结构；2）未建立标记与农艺性状的物理连接，如油含量与特定IRAP位点的关联性仍需验证；3）逆转录子插入位点的功能解析尚未开展。未来研究应重点拓展以下方向：
- **空间尺度扩展**：建议在云南（Zhejiang至Guizhou过渡带）增设采样点，以验证东亚种群遗传连续性假说。
- **多组学整合**：结合转录组数据解析IRAP标记反映的转录调控网络差异，例如检测Copia/Gypsy相关基因（如DDE结构域蛋白）的表达量变。
- **分子辅助育种**：基于IpRT15和IpRT30的指纹图谱，可建立首个伊德息亚木犀科基因库，为杂交育种提供亲本筛选工具（如通过Group IV内样本的IRAP-15/30多态性差异选择理想亲本组合）。

该研究不仅填补了伊德息亚木犀科分子标记体系的空白，更为木本油料作物（如油橄榄、花椒）的遗传资源管理提供了可复制的技术框架。通过建立包含地理坐标、遗传相似度、油含量等多元参数的种质数据库，未来可精准预测杂交后代的抗逆性（如基于SSR标记的木质素合成基因簇多态性）和产量潜力（关联IRAP标记的逆转录酶活性位点变异）。