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 云南省熱帶作物科學(xué)研究所特聘研究員、中國科學(xué)院昆明植物研究所研究員、熱帶作物種質(zhì)資源與基因組學(xué)云南省創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)首席科學(xué)家高立志帶領(lǐng)的云南省熱帶作物科學(xué)研究所、中國科學(xué)院昆明植物研究所和華南農(nóng)業(yè)大學(xué)基因組學(xué)與生物信息學(xué)研究中心的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)，歷經(jīng)6年，與華大基因、美國華盛頓大學(xué)、哈佛大學(xué)等單位合作，在完成了二代基因組測序與組裝的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步克服了橡膠樹基因組龐大、高雜合與高重復(fù)等困難，利用單分子實(shí)時(shí)測序（SMRT）和Hi-C技術(shù)，在國際上首次獲得了達(dá)到染色體級別的高質(zhì)量巴西橡膠樹優(yōu)良品種GT1的參考基因組序列。

與以前發(fā)表的基因組草圖比較基因組學(xué)分析表明，該研究獲得的基因組圖譜在組裝準(zhǔn)確性與完整性上都得到了極大的提升；將組裝獲得的約1.47 Gb的基因組序列掛載到了18條假染色體上；研究進(jìn)一步證實(shí)，在木薯屬與橡膠屬分化之前二者共同的祖先里發(fā)生過古多倍化事件；通過染色體水平上的比較基因組學(xué)分析首次構(gòu)建了大戟植物的染色體演化模型；通過對該高質(zhì)量的橡膠樹參考基因組序列的分析發(fā)現(xiàn)，在與木薯分化之后，橡膠樹基因組在最近的一千萬年以來有三個(gè)LTR逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子家族發(fā)生了快速爆發(fā)，使得橡膠樹基因組增大了890 Mbp（約60.44%）；該研究鑒定得到與整個(gè)膠乳生物合成相關(guān)基因家族并解析了膠乳生物合成途徑及重要基因的表達(dá)式樣，發(fā)現(xiàn)與基礎(chǔ)代謝過程、乙烯生物合成以及與乳膠停排相關(guān)的多糖和糖蛋白凝集素活動(dòng)相關(guān)基因的顯著擴(kuò)張；該研究最后還構(gòu)建了第一張代表性野生和栽培橡膠樹的基因組變異精準(zhǔn)圖譜，獲得約1,570萬個(gè)高質(zhì)量的SNPs。

盡管橡膠樹僅有一個(gè)多世紀(jì)的的馴化歷史，該研究鑒定到數(shù)百個(gè)與馴化相關(guān)的候選基因，它們在栽培橡膠樹中比起野生橡膠樹具有極低的基因組多樣性，其中有些基因與膠乳的生物合成密切相關(guān)。巴西橡膠樹這一重要參考基因組的獲得、膠乳生物合成代謝通路的解析、栽培和野生橡膠樹基因組變異精準(zhǔn)圖譜的構(gòu)建以及栽培橡膠樹馴化的認(rèn)識(shí)，對我國未來橡膠優(yōu)異種質(zhì)資源的保護(hù)、發(fā)掘與育種利用具有重要的戰(zhàn)略意義。該研究為橡膠樹的高產(chǎn)、抗病、抗旱、抗寒等重要經(jīng)濟(jì)性狀的基因組選擇育種與優(yōu)異基因資源的發(fā)掘利用提供了染色體級別的高質(zhì)量橡膠樹參考基因組圖譜。

該成果以“The Chromosome-based Rubber Tree Genome Provides New Insights into Spurge Genome Evolution and Rubber Biosynthesis”為題發(fā)表在國際植物學(xué)頂尖刊物Molecular Plant（https://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052(19)30402-2）。該項(xiàng)研究獲得了所自主部署項(xiàng)目“云南省熱帶作物科學(xué)研究所橡膠樹基因組測序”及“熱帶作物種質(zhì)資源與基因組學(xué)云南省創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”等項(xiàng)目的支持。云南省熱帶作物科學(xué)研究所為該項(xiàng)研究的第一完成單位；云南省熱帶作物科學(xué)研究所研究員柳覲為該論文的5個(gè)共同第一作者之一；云南省熱帶作物科學(xué)研究所特聘研究員、中國科學(xué)院昆明植物研究所研究員高立志等為該論文的共同通訊作者。