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山茶属是山茶科中包含物种最多，也最具经济价值的一个属。其中诸多代表性物种在茶叶和油脂生产及观赏花卉上有着重要的应用价值。此外，山茶属植物中蕴含着大量的次生代谢产物，在医药行业有着广泛地利用。但是，由于遗传背景复杂，该属植物在分类和进化上一直存在着较大的争议。由于基因组庞大、结构复杂等原因，目前山茶属植物的分子生物学研究基础依然很薄弱，极大地阻碍了重要经济性状的解析与遗传改良及活性成分的开发利用。高通量转录组测序技术的出现为基因组测序困难植物的分子生物学研究提供了契机。 本研究采用Illumina高通量测序技术，分别对山茶属中具有代表性的大理茶、大叶茶和凹脉金花茶进行了转录组学分析。主要结果如下: 1)大理茶作为栽培茶树最重要的野生近缘种之一，其较强的生态适应性和独特的茶叶风味对栽培茶树的遗传改良是十分重要的茶种资源。本研究应用Illumina HiSeq2000测序平台对大理茶芽、叶、花苞和花进行了转录组测序，共获得19.37 Gb的高质量数据，de novo拼接之后得到67，923条unigene序列。经与公共数据库比对，得到注释转录本39，475条。代谢通路分析鉴定了与咖啡因、儿茶素和茶氨酸等与茶叶质量密切相关的次生代谢关键酶候选基因。表达分析发现，这些基因在大理茶各个发育阶段受到了不同水平的调控。通过与小叶茶中已克隆基因的比较分析，发现一些关键基因或区段变异较大。此外，与小叶茶的比较分析表明，LEA基因家族的扩增可能是导致大理茶具有较强抗性，特别是耐寒的一个重要原因。 2)凹脉金花茶是山茶属金花茶组植物，其稀有的金黄色花在园艺上有着不可估量的价值。此外，金花茶中还包含了大量的人参皂苷成分。但是，目前其花色形成机理和皂苷合成代谢相关基因尚不明确。本研究对凹脉金花茶的转录组进行了测序，共获得24.3 Gb的高质量数据。经拼接后获得52，608条unigene，其中30，691条成功获得注释。通过代谢通路分析，从中鉴定出35个可能参与了人参皂苷生物合成的关键酶候选基因，涵盖了整个合成代谢通路。基因表达分析发现金花茶中皂苷合成的前体物质可能是通过MVA途径合成。此外，我们还找到可能参与人参皂苷最后修饰的3个CYP450和2个UGT候选基因。花色控制分析结果表明凹脉金花茶的黄花色可能受到类胡萝卜素的调控，而类黄酮代谢中的查尔酮及黄酮醇等也可能参与了该过程。 3)大叶茶是除了小叶茶之外，目前广泛栽培茶树的另一个变种。在本次研究中，我们对大叶茶的芽、叶、花苞和花四个组织的转录组进行了测序，共获得20.69 Gb的高质量数据。组装后得到unigene73，644个，其中43，265条序列在公共数据库中获得注释。大叶茶中三大次生代谢通路基因的挖掘和比较分析结果显示，这些基因在茶树中大部分是多拷贝的，并且各拷贝之间可能由于进化速率不同的原因而产生了较大变异。此外，之前在大理茶中发现的部分变异得到印证。 4)我们结合所有获得的山茶属植物转录组数据进行了比较分析。从中我们发现了大量潜在的物种特异转录本;进化分析发现整个山茶属分化时间较晚，凹脉金花茶与整个山茶属其他组植物呈姊妹群关系;全基因组重复分析发现整个山茶属至少可能经历了两次全基因组重复事件;通过与大理茶转录组进行比较，鉴定得到了一些栽培茶和野生大理茶在进化过程中受达尔文正选择的基因。此外，我们鉴定得到了大量的SSR位点，并成功对其中388个潜在的具有多态性的位点设计了引物。