橡膠草基因組序列獲解析

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 　　天然橡膠是與石油、鋼鐵、煤炭并重的世界四大工業(yè)原料之一，2015年全球消耗總量達(dá)12.14百萬(wàn)噸，產(chǎn)值約170億美元。巴西三葉橡膠樹(shù)是天然橡膠的主要來(lái)源，由于種植面積限制、生產(chǎn)成本增加、遺傳背景狹窄和病蟲害嚴(yán)重等因素，橡膠生產(chǎn)逐漸難以滿足需求。我國(guó)是天然橡膠消費(fèi)大國(guó)，而巴西三葉橡膠樹(shù)可種植面積極少，導(dǎo)致我國(guó)對(duì)外依賴度已超過(guò)80%。開(kāi)發(fā)生產(chǎn)天然橡膠的替代資源具有重要的戰(zhàn)略意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

　　橡膠草Taraxacum kok-saghyz（TKS），又名俄羅斯蒲公英，是多年生的二倍體草本植物，根部可合成高分子量的天然橡膠和菊糖，具有生長(zhǎng)范圍廣，天然橡膠含量高，生長(zhǎng)周期較短，相對(duì)簡(jiǎn)單的基因組和遺傳轉(zhuǎn)化與基因編輯比較容易等特點(diǎn)，被認(rèn)為是最有可能成為替代生產(chǎn)天然橡膠的經(jīng)濟(jì)作物和科學(xué)研究的模式植物。世界各國(guó)相繼成立了天然橡膠研究計(jì)劃，如美國(guó) “卓越計(jì)劃”、歐盟 “珍珠計(jì)劃”與“DRIVE4EU計(jì)劃” 、德國(guó)的“RUBIN計(jì)劃”等。我國(guó)則研究相對(duì)較少，2015年4月中國(guó)“蒲公英橡膠產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”正式成立。

　　中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所李家洋研究組通過(guò)PacBio單分子實(shí)時(shí)（SMRT）測(cè)序技術(shù)獨(dú)立組裝完成了高質(zhì)量的橡膠草基因組草圖，該基因組大小為1.29Gb，包含46,000多個(gè)基因和~70%重復(fù)序列。橡膠草基因組也是目前能夠產(chǎn)生高分子量橡膠的植物中唯一完成基因組測(cè)序的草本植物。通過(guò)產(chǎn)膠植物與非產(chǎn)膠植物之間的比較基因組研究，鑒定了橡膠草中橡膠合成途徑和菊糖合成途徑，并闡述了橡膠鏈延長(zhǎng)過(guò)程中CPT/CPTL和REF/SRPP兩個(gè)重要基因家族的進(jìn)化歷程。此外，他們發(fā)現(xiàn)了橡膠草基因組中與自交衰退相關(guān)的可能候選區(qū)域。該成果標(biāo)志著以橡膠草作為模式植物進(jìn)行天然橡膠合成研究進(jìn)入后基因組時(shí)代，并將大大加速橡膠草從野生植物向經(jīng)濟(jì)作物的馴化，推動(dòng)我國(guó)天然橡膠產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。研究成果在線發(fā)表在National Science Review雜志上。

　　該研究得到了遺傳發(fā)育所自主課題、博士后創(chuàng)新人才支持計(jì)劃和植物基因?qū)W國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室青年研究基金的資助。

　　論文鏈接 

橡膠草及橡膠合成途徑示意圖