染色体级别橡胶树参考基因组图谱绘就

记者从昆明植物研究所了解到，由该研究所、云南热带作物研究所和华南农业大学基因组与生物信息学研究中心组成的研究团队，在世界上首次获得了具有染色体水平的优质巴西橡胶树GT1的参考基因组序列，揭示了巴西橡胶树的染色体进化、胶乳生物合成和驯化。相关的研究结果发表在《分子植物》杂志上。

本研究由云南省热带作物种质资源与基因组创新团队首席科学家、昆明植物研究所研究员高带领团队历时6年完成。在研究期间，研究团队在完成第二代基因组测序和组装的基础上，进一步克服了巴西橡胶树大基因组、高杂合性和高复制性的困难，并利用单分子实时测序(SMRT)和高-C技术获得了这一成果。

据科研人员介绍，中国天然橡胶年产量不到年消费量的20%，远低于国际公认的30%安全保证线。巴西橡胶树种质资源和基因组研究是国际竞争的热点。从2013年到2016年，马来西亚、泰国和中国的研究团队使用第二代或第二代和第三代测序的混合装配技术，共发表了4份巴西橡胶树基因组草图。“然而，这些研究尚未突破大戟科植物基因组染色体如何进化、橡胶树为何能产生高浓度胶乳以及橡胶树如何在过去一个世纪被驯化等重大科学问题。同时，橡胶树高产、抗病、抗旱、抗寒等重要经济性状的基因组选择育种和优良基因资源的开发利用，也迫切需要获得达到染色体水平的优质橡胶树参考基因组图谱。”高丽芝说。

与之前发表的基因组草图的对比分析表明，该研究已经在18个假染色体上安装了约1.47 Gb的组装基因组序列，基因组图谱大大提高了组装的准确性和完整性。该研究进一步证实了木薯和悬钩子的共同祖先在两个属分化之前经历了古代多倍体化。通过染色体水平的比较基因组学分析，研究者首次建立了大戟的染色体进化模型。研究人员分析了巴西橡胶树的高质量参考基因组序列，发现在巴西橡胶树基因组从木薯分化后的过去1000万年中，三个LTR反转座子家族迅速爆发，使巴西橡胶树基因组增加了890 Mbp。

此外，本研究获得了与整个胶乳生物合成相关的基因家族，分析了胶乳生物合成途径和重要基因的表达模式，发现与基本代谢过程、乙烯生物合成和与胶乳回收相关的多糖和糖蛋白凝集素活性相关的基因显著扩增。研究人员还构建了第一张具有代表性的野生和栽培橡胶树基因组变异的精确地图，获得了大约1570万个高质量的单核苷酸多态性。

高说:“获取巴西橡胶树重要的参考基因组，分析胶乳的生物合成代谢途径，构建栽培和野生巴西橡胶树基因组变异的精确图谱，了解栽培巴西橡胶树的驯化情况，对今后我国优良橡胶种质资源的保护、开发和育种利用具有重要的战略意义。”

论文链接:https://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/s1674-2052(19)30402-2。