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科技日報記者 王祝華
8月5日，記者從中國熱帶農業科學院獲悉，該院橡膠研究所田維敏教授團隊聯合中國科學院遺傳與發育生物學研究所李家洋院士團隊、梁承志研究員團隊，近日在國際學術期刊《自然通訊》上發表“橡膠樹馴化的基因組學研究”研究論文，系統闡明了橡膠樹早期馴化的遺傳基礎，揭示了增加的乳管列數量是橡膠樹早期馴化的主效性狀，并通過全基因組關聯分析（GWAS）鑒定到調控乳管數量的馴化基因。該研究系統分析了橡膠樹150年馴化的分子機制，對橡膠樹高產育種及其他產膠植物的快速馴化均具有重要的指導意義。
橡膠樹是世界天然橡膠的主要來源。經過一百余年的選擇和改良，目前四生代無性系熱研8-79的產量是未經選擇實生樹的4倍左右，但其馴化的遺傳基礎有待解析。論文共同第一作者、中國熱帶農業科學院橡膠研究所的晁金泉副研究員介紹，雖然此前學界已發布了多個版本的橡膠樹基因組，但基因組組裝質量不理想，碎片化嚴重，大大限制其在群體遺傳學研究中的應用。
為了揭示橡膠樹馴化分子事件，研究人員首先構建了迄今質量最高的橡膠樹基因組以及覆蓋最廣的橡膠樹基因組變異圖譜。通過群體結構分析后證實，上百年的馴化已經在基因組上留下了選擇痕跡。通過對栽培種和來自馬托格羅索州的野生種對比分析，鑒定到數十個與產量相關基因，栽培種這些基因的核苷酸多態性明顯低于野生種，并出現了優勢單倍型。
樹干樹皮中的次生乳管密切聯系著天然橡膠生產，是橡膠樹產量形成的結構基礎。與野生種相比，栽培種的橡膠產量顯著提高。研究發現，栽培種的次生乳管列數量遠多于野生種，而橡膠合成效率差異性不大，表明乳管是橡膠樹早期馴化的目標性狀。
為進一步揭示調控乳管分化的關鍵基因，研究人員對208份橡膠樹種質材料進行GWAS分析發現，HbPSK5基因在形成層區域特異表達。該基因的啟動子區域存在一個與乳管數量密切關聯的SNP（G/A），乳管多的種質基因型GG比例要遠遠高于乳管少的種質，群體分析進一步顯示GG基因型在橡膠樹育種過程中得到了選擇。此外，通過實驗形態學的手段，證明人工合成的磺肽素可以有效誘導次生乳管形成。研究人員揭示了5個HbMYC成員可轉錄激活該基因的啟動子。在橡膠草生產過程中表達HbPSK5及其轉錄激活因子HbMYC26均可以顯著促進橡膠草根部乳管形成，進而提高天然橡膠含量。
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