程汉课题组/王希胤团队组装橡胶树高质量基因组序列并提出基因组杂合作物在驯化初期快速提升产量机制

2023年1月29日，中国热科院橡胶研究所程汉团队/华北理工大学王希胤团队联合组装了巴西橡胶树（简称橡胶树）高质量基因组序列，利用全基因组关联分析挖掘对橡胶产量贡献的遗传位点。相关结果以research article在植物学知名期刊《Plant Biotechnology Journal》上（IF=13.263），该研究成果提出基因组杂合作物在驯化初期快速提升产量的可能机制，并为橡胶树育种提供了新的思路。

天然橡胶是不可替代的战略资源 ，仅能从 橡胶树（ Hevea brasiliensis 中大量提取。橡胶树 原产巴西亚马孙河流域，在东南亚栽培史不足 150年 。广泛栽培的魏克汉品种 奠基者仅 有 9株母树在短暂的驯化史中，经历了遗传瓶颈效应 。目前人工选育进行 了 四 代，产量提升了 6倍，其品种驯化形成及产量 快速 提升机制尚未有系统研究。

该团队组装了野生橡胶树种质MT/VB/25A 57/8的染色体级别基因组序列，相比已经发表的基因组 (Liu et al., 2019; Tang et al.,Contig数量分别下降了 10倍和 53倍， N50长度 提高了 23倍和 115倍 ，大幅提高 橡胶树基因组序列完整度。

通过基因组重测序对 147份 种质资源（107份魏克汉 品种 34份野生种质 6份近缘种）进行群体分析，发现 魏克汉品种与野生资源分歧轻微，经典分类学意义的6个近缘种很可能 与巴西橡胶树属于同一个物种。选择性清除分析发现 361个存 在显著选择信号位点，关联有 245个基因。利用 15年田间实验产量数据开展全基因组关联分析GWAS），共发现 155个性状关联标记（ MTA），涉及 326个候选基

因。值得一提的是，6个蔗糖运输与代谢、4个乙烯合成与信号传导相关与胶乳产量性状关联。

进一步统计非同义单核苷酸多态位点（nsSNP）频率发现，在正向选择压力下，纯合nsSNP频率大幅度提高。推测杂合基因组中存在的nsSNP会导致等位基因产生不同活性的蛋白质，而选择纯合的强活性等位基因进一步加强其效应。推测这可能是基因组杂合物种在人工驯化早期产量快速提升的机制之一。为验证上述推测，通过双荧光素酶表达实验对两个乙烯反应因子（ERF）基因的变异进行转录活性测试，发现魏克汉品种中的ERF基因变异对GCC/CRT元件有更高的转录调控活性。本研究为橡胶树育种提供了丰富的遗传位点和新的思路。

中国热科院橡胶研究所程汉研究员为第一兼通讯作者，胡彦师副研究员、华北理工大学宋小明教授为并列第一作者，黄华孙研究员、华北理工大学王希胤教授为并列通讯作者。吴挺开博士参与了部分工

作。此项工作得到国家自然科学基金、国家重点研发 计划 、海南省 自然科学基金 创新团队 等项目的资助。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.14018

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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