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)12.14百萬噸，產(chǎn)值約170億美元。巴西三葉橡膠樹是天然橡膠的主要來源，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。我國是天然橡膠消費(fèi)大國，而巴西三葉橡膠樹可種植面積極少，導(dǎo)致我國對外依賴度已超過80%。開發(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，具有生長范圍廣，天然橡膠含量高，生長周期較短，相對簡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。世界各國相繼成立了天然橡膠研究計(jì)劃，如美國 “卓越計(jì)劃”、歐盟 “珍珠計(jì)劃”與“DRIVE4EU計(jì)劃” 、德國的“RUBIN計(jì)劃”等。我國則研究相對較少，2015年4月中國“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PacBio單分子實(shí)時（SMRT）測序技術(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序的草本植物。通過產(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過程中CPT/CPTL和REF/SRPP兩個重要基因家族的進(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，推動我國天然橡膠產(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