毛樱桃(Prunus tomentosa Thunb.)为我国特有的落叶果树,隶属蔷薇科(Rosaceae)李属(Prunus)樱亚属(subg.Cerasus)矮生樱桃组(section Microcerasus),其自然分布广泛,生态型丰富。毛樱桃自交亲和力强、果梗极短、抗裂果能力强、抗寒性及土壤适应能力突出,是杂交育种的优良亲本材料。目前,关于毛樱桃的遗传多样性分析不够全面,谱系地理结构及种群历史动态的研究仍未见报道。因此,本研究广获悉更多泛收集了西北新疆至东北吉林的15个省或自治区毛樱桃种质,在此基础上,利用双亲遗传的核SSR(Nuclear Simple Sequence Repeats,nSSR)和核糖体内转录间隔区(Internal Transcribed Spacer,ITS)及母系遗传的叶绿体DNA序列(Chloroplast DNA,cpDNA)3个分子标记方法全面分析了毛樱桃种群的遗传多样性、种群地理结构及历史动态,并基于叶绿体基因组学探索了毛樱桃的叶绿体基因进化特性及其在李属的分类地位。主要研究结果:(1)利用nSSR分子标记对采自15个省份的40个毛樱桃居群822个生态型进行遗传多样性和种群结构分析,发现毛樱桃种群具有丰富的遗传多样性,且存在明显的种群分化现象。10个nSSR引物共检测到平均可观测等位基因12个、平均有效等位基因6.1个,且遗传多样性指标可观测杂合度(Ho=0.546)、期望杂合度(He=0.819)、香农信息指数(I=1.951)、多态性信息含量(PIC=0.799)、多态位点比率(PPL=96%)均较高,说明我国发现毛樱桃种群具有较高的遗传多样性水平,其中甘肃小陇山(Gan-Xl M)、秦岭(Shaan-LT、Gan-Zh C)、华山(Shaan-HM)及子午岭(Shaan-Xf D)的毛樱桃居群遗传多样性最丰富。同时发现我国毛樱桃种群存在着较高的遗传分化现象:基于杂合子的Fst值为0.152,基于方差分析的Fst值为0.196,基因流动水平(Nm=1.065)较稳定,且发现毛樱桃居群间的遗传距离和地理距离存在显著的相关性(R~2=0.065,P<0.05)。并通过聚类分析、结构分析及主成分分析可将40个居群划分为西北和东北华北两大集群,而Chuan-Aba、Xin-TKS与Xin-ALR居群明显和这两大集群分离,其次为Ning-Hl M、Gan-PL、Hebei-Ch L＿I和Meng-BT四个居群。(2)基于相对保守且存在较多变异的3个叶绿体基因间隔区(rps16-trn Q、pet N-psb M和rps4-trn T-trn L)和1个核核糖体ITS基因间隔区(ITS1-ITS4)对毛樱桃42个居群779个生态型谱系地理结构进行了分析。获得cpDNA比对拼接序列文件2,485 bp,ITS比对序列615 bp,分别检测到36和57个单倍型,且均具有丰富的单倍型多样性,ITS单倍型多样性(Hd=0.877、Ht=0.921)高于叶绿体单倍型(Hd=0.689、Ht=0.781),Gan-Xl M居群的叶绿体单倍型种类最多(10个),Liao-QM的ITS单倍型种类最多(15个)。同时,基于遗传分化系数Nst和Gst推断我国毛樱桃种群呈现谱系地理结构,基于ITS推断毛樱桃种群分布呈现显著的地理结构(Nst=0.337>Gst=0.193,P<0.01)。根据单倍型地理结构及聚类分析可将我国毛樱桃分为两大谱系群,一个是以东北和华北为主的东部谱系群,另一个是以西北为主的西部谱系群(包含四川、河南和山西5个种群)。Mantel检验也证明了毛樱桃居群间遗传距离与地理距离在cpDNA(R~2=0.0402,P=0.0052<0.01)和ITS(R~2=0.2458,P=0.0001<0.001)水平上均存在显著的相关性。但cpDNA和ITS水平遗传变异分析结果存在较大的差异,基于cpDNA发现毛樱桃群体遗传变异主要发生于居群间(Fst=0.6077),而基于ITS则发现遗传遗传变异居群内高于居群间(Fst=0.3447)。此外,基于ITS的基因流(0.475)远高于叶绿体水平的(Nm=0.161),这与核的双亲遗传、叶绿体的母系遗传特性以及种子和花粉传播的速率有关。因此,我国毛樱桃种群具有丰富的单倍型多样性,且存在谱系地理结构。(3)我国毛樱桃在历史进化过程中经历了重组事件,并发生了种群扩张现象。基于cpDNA和ITS数据,通过“四配子检测法”推断我国毛樱桃在历史进化过程中最小重组事件发生数分别为3和6。且根据失配分布图呈现单峰或不明显的双峰,推断毛樱桃在历史进化过程中经历了种群突然扩张的现象,基于叶绿体数据推断扩张时间约发生在4.59 ka BP,同时推断毛樱桃共同祖先大约出现在中新世中期,东Bucladesine使用方法西两大谱系分化时间大约发生在12.31 Ma,这可能与中新世喜马拉雅山的抬升、北极冰盖等历史事件相关,两大谱系进一步分化的时间发生在上新世至全新世(0.13～7.17 Ma)。同时根据祖先分布区重建,推测毛樱桃物种可能起源于东北地区。(4)基于叶绿体全基因组序列比较分析,发现毛樱桃叶绿体基因组存在着遗传变异现象。尽管叶绿体基因组相对保守,但是通过源自吉林、陕西太白、四川阿坝、新疆阿拉尔4个毛樱桃样品进行叶绿体基因组组装,发现毛樱桃的叶绿体基因组呈现典型的四段式环状结构,但基因大小有所不同,分别为157,517 bp、157,571 bp、157,999 bp和158,065 bp,存在遗传变异现象。通过与其它10个樱亚属物种比较分析,发现毛樱桃在进化过程中叶绿体编码基因rps15、rps19、mat K和ccs A趋于宽松选择模式,后两个存在正向选择的可能性;atp A、rps3、cem A、psb B、rpo A、ndh K、pet B和rpo C1表现为很明显的纯化选择模式(Ka/Ks<<0.5)。此外,采用贝叶斯推断法和最大拟然法,基于叶绿体全基因组、大单拷贝区、小单拷贝Western Blotting Equipment区、反向重复区、编码蛋白区、基因间隔区6个数据集,重建了毛樱桃与其它李属物种的系统发育树,发现毛樱桃与长梗扁桃、榆叶梅及郁李(本研究所用材料)的亲缘关系最近。