莲（Lotus）,也称荷花、水芙蓉等,隶属莲科（Nelumbonaceae）莲属（Nelumbo Adans.）,具有观赏、文化、食用、药用和生态等价值,也是植物系统进化学研究的重要材料。中国是莲分布和栽培的重要区域,种质资源丰富,除栽培品种外,也有野生资源存在。野生莲不仅含有莲的重要遗传信息,表现出植株大、花大、适应性强等特点,而且在特定活性成分含量上往往具有优势,是植物系统进化研究和莲新品种选育的重要资源。但因气候变化、人为影响等,野生资源正在迅速减少,存在遗传多样性降低和重要遗传基因损失的风险。目前,关于野生莲资源分布和多样性研究还很不充分,特别是对中国北方野生莲资源的多样性水平和遗传关系尚缺乏了解,因此不利于野生莲资源的保护和开发利用。本研究在大范围调查筛选野生莲资源的基础上选定特定居群,以形态和分子标记相结合的策略,对中国北方野生莲种质的遗传多样性进行了分析,对其遗传背景进行了调查和鉴定。主要研究成果如下:1、中国北方野生莲种质资源调查2016–2017年,连续对24个中国野生莲居群（含21个北方居群）进行了实地调查,记录了居群生境状况、居群面积、保护和利用情况等。调查发现,中国北方是野生莲种质资源的重要分布区域,其中以黑龙江省分布最为集中。从生境状况等判断,大多数野生莲居群的主体处于自然生长状态,未受到人为干扰。以文献有记载、长期自然生长、无或少人为干扰、具有野生形态特征作为依据,选定17个代表性居群资源进行多样性研究。2、中国北方17个野生莲居群表型多样性分析基于25个表型性状对北方17个野生莲居群进行表型多样性分析,结果表明:中国北方野生莲居群性状变异程度较低。15个数量性状的平均变异系数（CV）为4.97%–26.51%,其中,立叶高（Lh）、花瓣长（Pl）和心皮数（Cn）三个性状的平均变异系数均大于20%,分别达20.16%、20.55%和26.51%。10个假质量性状Shannon-weaver多样性指数（I）为0.00–0.81,花蕾形（Bs）和花瓣形（Ps）的多态性指数均为0.81,花蕾形以卵形居多,花瓣形以卵圆形居多。主成分性状不突出,前7个主成分的累计贡献率达76.634%,主要决定性状包括雄蕊数（Sn）、心皮数（Cn）、花柄径（Pdd）、立叶高（Lh）、叶柄径（Ptd）和立叶长（Ll）等。居群间存在一定形态差异,但分化不大。基于欧氏距离的非加权组平均法（UPGMA）聚类将17个居群大致分为三个类群。其中,黑肇源（HLJ-zy）、蒙库伦（NMG-kl）、黑抚远（HLJ-fy）、吉珲春（JL-hc）、蒙翁大兴（NMG-dx）、和鲁济宁（SD-jn）等14个居群聚为一组,辽新民（LN-xm）和冀安新（HB-ax）居群聚为一组,黑虎林（HLJ-hl）居群单列为一组。居群聚类结果与居群地理位置呈现一定相关性,总体上地理位置相近居群聚为一类。不同居群的莲子形态和大小存在分化,黑龙江、吉林、辽宁和内蒙古的大多数居群莲子的纵横径大于河北居群,形态上更为瘦长,推测它们可能相对较为原始。3、中国北方野生莲种质遗传多样性分析运用核基因组简单重复序列分子标记（SSR）和叶绿体DNA片段测序两种方法对中国北方黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、河北、山东六省25个采样点（居群）共69份野生莲材料的遗传多样性进行分析,以南方野生莲、古代莲、代表性栽培品种、外国莲、美洲莲等27份材料为参照。结果表明:北方野生莲资源的遗传多样性为中等水平。14对SSR引物（11对g SSR和3对EST-SSR）具有较高多态性,在96份莲样品中共扩增到87条带,其中多态性条带86个,平均每对引物扩增多态性条带数6.143个。平均有效等位基因数（Ne）、平均观测杂合度（Ho）和平均期望杂合度（He）分别为2.965、0.137和0.617。14对SSR引物标记的北方野生莲观测等位基因数（Na）、Ne、Ho和He值分别为4.701、2.504,0.087和0.552。基于Nei’s遗传距离的UPGMA聚类将69份北方野生莲材料大致分为三个类群。类群Ⅰ包含黑龙江和吉林大部分莲样本;类群Ⅱ包含内蒙古大部分莲样本和黑龙江方正县莲样本;类群Ⅲ包含河北和山东等省份的所有莲样本,还有作为参照的南方野生莲组样本（海南万宁除外）。聚类结果反映出野生莲种质分群与其地理分布存在一定的相关性。Structure遗传结构分析的分群结果与UPGMA聚类结果基本一致。叶绿体DNA片段测序发现,北方野生莲材料中存在16种单倍型,叶绿体单倍型水平较高。单倍型在莲材料上的分布具有地理相关性。基于单倍型网络图推测,松花江流域和辽河流域的野生莲资源遗传差异较小,较其他地方的野生莲相对原始。4、白洋淀和微山湖野生莲居群内部遗传多样性分析采用酶切位点相关DNA测序（RAD-seq）方法,对北方两个最大的野生莲居群（白洋淀和微山湖）以及参照在内的127份种质材料进行了测序并获得535,269个SNP位点,基于这些SNP位点进行了两个群体的遗传多样性和遗传结构分析。结果表明:白洋淀居群和微山湖居群之间分化不明显,两个居群内部遗传多样性较高,均发现外来种质基因混入现象。NJ系统发育树显示,所有试验样本可分为10个分支,大多数白洋淀和微山湖居群样本,6个中国野生莲样本、4个古代莲样本以及泰国、印度等外国野生莲等样本共同聚为伞状分支。遗传结构分析表明,所有样本可归为6个类群。NJ系统发育树和群体遗传结构图的结果呈现较高的一致性。推测白洋淀与微山湖野生莲、古代莲,以及黑龙江、吉林、内蒙古等地的部分野生莲种质有相同遗传背景。5、中国北方野生莲居群资源综合评价和保护策略采用层次分析法对北方17个野生莲居群的保护利用价值进行了评价,将17个野生莲居群分为三级。综合居群生境、遗传多样性状况、干扰风险等,建议分别采取相应的保护措施。研究结果深化了对中国北方野生莲资源多样性的认识,初步揭示了野生莲居群间的亲缘和演进关系,为开展其保护、引种、育种和园林应用等提供了理论参考。