图为云南植胶区山地胶园鸟瞰图及完成了基因组测序的橡胶树 GT1 种类。 中科院昆明植物研讨所供图
中新网昆明12月16日电 (记者 胡远航)记者16日从我国科学院昆明植物研讨所得悉，由该所及云南省热带作物科学研讨所、华南农业大学基因组学与生物信息学研讨中心组成的联合研讨团队，历经6年，使用单分子实时测序(SMRT)和Hi-C技能，在世界上初次取得了到达染色体等级的高质量巴西橡胶树优良种类GT1的参阅基因组序列，并提醒大戟植物基因组的染色体进化、胶乳生物组成与橡胶树的驯化。
图为橡胶树基因组图谱及其特征。 中科院昆明植物研讨所供图
橡胶树是大戟科植物，原产南美洲巴西的亚马逊河流域，前史记载其驯化始于1896年，然后向马来西亚、印度尼西亚和泰国等国家传达。在植物界大约2500种产胶植物中，橡胶树发生的以聚异戊二烯为主要功能成分的天然胶乳，约占全球天然橡胶的98%以上。我国的橡胶培养面积达114万公顷，居亚洲第三位(仅次于印度尼西亚和马来西亚)，但天然橡胶年产量缺乏年消费量的20%，远低于世界公认的安全保障线(30%)。从二十一世纪初起，云南的橡胶树培养总面积、总产量和单位面积产量均居我国首位。
图为大戟科植物基因组的染色体进化。 中科院昆明植物研讨所供图
科研人员介绍，巴西橡胶树的种质资源与基因组学研讨是世界上竞赛剧烈的热门范畴。在2013-2016年期间，马来西亚、泰国和我国的研讨团队使用二代或许二代与三代测序杂合拼装技能共宣布了4张橡胶树的基因组草图。但是，大戟科植物基因组的染色体怎么进化、为什么橡胶树能高产胶乳以及橡胶树在近一个世纪怎么被驯化等问题，仍是产胶植物研讨中长期悬而未决的严重科学问题；橡胶树的高产、抗病、抗旱、抗寒等重要经济性状的基因组挑选育种与优异基因资源的开掘使用，也亟需取得到达染色体等级的高质量橡胶树参阅基因组图谱。
图为橡胶树基因组巨细与反转录转座子宗族的进化。 中科院昆明植物研讨所供图
热带作物种质资源与基因组学云南省立异团队首席科学家、中科院昆明植物研讨所研讨员高立志带领的云南省热带作物科学研讨所、我国科学院昆明植物研讨所和华南农业大学基因组学与生物信息学研讨中心的联合研讨团队，历经6年，与华大基因、美国华盛顿大学、哈佛大学等单位协作，在完成了二代基因组测序与拼装的基础上，进一步克服了橡胶树基因组巨大、高杂合与高重复等困难，使用单分子实时测序(SMRT)和Hi-C技能，在世界上初次取得了到达染色体等级的高质量巴西橡胶树优良种类GT1的参阅基因组序列。
图为橡胶树胶乳的生物组成与REF/SRPP 与 CPT 基因宗族的扩增。 中科院昆明植物研讨所供图
与曾经宣布的基因组草图比较，基因组学剖析标明：该研讨取得的基因组图谱在拼装准确性与完整性上都得到了极大的提高，将拼装取得的约1.47Gb的基因组序列挂载到了18条假染色体上。一起，研讨进一步证明，在木薯属与橡胶属分解之前二者一起的先人发生过古多倍化事情；经过染色体水平上的比较基因组学剖析初次构建了大戟植物的染色体演化模型；经过对该高质量的橡胶树参阅基因组序列的剖析发现，在与木薯分解之后，橡胶树基因组在最近的一千万年以来有三个LTR逆转录转座子宗族发生了快速迸发，使得橡胶树基因组增大了890Mbp(约60.44%)；该研讨判定得到与整个胶乳生物组成相关基因宗族，并解析了胶乳生物组成途径及重要基因的表达款式，发现与基础代谢进程、乙烯生物组成以及与乳胶停排相关的多糖和糖蛋白凝集素活动相关基因的明显扩张。
图为橡胶树的基因组变异、集体分解与驯化。 中科院昆明植物研讨所供图
此外，该研讨还构建了第一张代表性野生和培养橡胶树的基因组变异精准图谱，取得约1570万个高质量的SNPs。虽然橡胶树仅有一个多世纪的的驯化前史，该研讨判定到数百个与驯化相关的候选基因，它们在培养橡胶树中比起野生橡胶树具有极低的基因组多样性，其间有些基因与胶乳的生物组成密切相关。
巴西橡胶树这一重要参阅基因组的取得、胶乳生物组成代谢通路的解析、培养和野生橡胶树基因组变异精准图谱的构建以及培养橡胶树驯化的知道，对我国未来橡胶优异种质资源的维护、开掘与育种使用具有重要意义。
该效果以“The Chromosome-based Rubber Tree Genome Provides New Insights into Spurge Genome Evolution and Rubber Biosynthesis ” 为题宣布在世界植物学顶尖刊物Molecular Plant。(完)
