中國熱科院成功解析橡膠樹馴化的遺傳機(jī)制

(資料圖)

近日，中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所田維敏教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合崖州灣國家實(shí)驗(yàn)室/中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所李家洋院士團(tuán)隊(duì)和中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所梁承志研究員團(tuán)隊(duì)在國際主流雜志《Nature Communications》上發(fā)表“Genomic insight into domestication of rubber tree”研究論文，系統(tǒng)地闡明了橡膠樹早期馴化的遺傳基礎(chǔ)，揭示了增加的乳管列數(shù)量是橡膠樹早期馴化的首要性狀，并通過全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS）鑒定到一個(gè)調(diào)控乳管數(shù)量的馴化基因。

天然橡膠是一種工業(yè)原材料，對國家的工業(yè)化建設(shè)及國防安全至關(guān)重要。多年來我國天然橡膠自給率持續(xù)偏低，2022年僅為13%，已嚴(yán)重威脅產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和國家戰(zhàn)略安全。橡膠樹是世界天然橡膠的主要來源。自1876年英國人魏克漢引種開始，開啟了橡膠樹人工馴化歷程。經(jīng)過一百余年的選擇和改良，目前四生代無性系熱研8-79的產(chǎn)量是未經(jīng)選擇實(shí)生樹的4倍左右，但其馴化的遺傳基礎(chǔ)有待解析。

在本研究中，研究人員首先構(gòu)建了一個(gè)高質(zhì)量橡膠樹基因組以及涵蓋335份種質(zhì)材料的遺傳變異圖譜，通過群體遺傳分析發(fā)現(xiàn)150年人工馴化在基因組層面存在的痕跡，并鑒定到多個(gè)受選擇的產(chǎn)量相關(guān)基因。樹干樹皮中的次生乳管密切聯(lián)系著天然橡膠生產(chǎn)，是橡膠樹產(chǎn)量形成的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。研究人員通過GWAS分析，鑒定到一個(gè)調(diào)控乳管分化的主效基因HbPSK5。采用實(shí)驗(yàn)形態(tài)學(xué)的手段，證明人工合成的磺肽素可以有效誘導(dǎo)次生乳管形成。研究人員揭示了5個(gè)HbMYC成員可轉(zhuǎn)錄激活該基因的啟動(dòng)子。通過與中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所李家洋院士團(tuán)隊(duì)合作，在橡膠草中過表達(dá)HbPSK5及其轉(zhuǎn)錄激活因子HbMYC26均可以顯著促進(jìn)橡膠草根部乳管形成，進(jìn)而提高天然橡膠含量。該研究對橡膠樹高產(chǎn)育種及其他產(chǎn)膠植物的快速馴化均具有重要的指導(dǎo)意義。

論文第一署名單位為熱帶作物生物育種全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所。

作者：謝翔 農(nóng)民日報(bào)·中國農(nóng)網(wǎng)記者 操戈 鄧衛(wèi)哲

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