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　　橡膠樹（Hevea brasiliensis (Willd. ex A. Juss.) Muell. Arg. ）是大戟科（Euphorbiaceae）植物。在植物界大約2,500種產(chǎn)膠植物中（如杜仲Eucommia ulmoides Oliver和橡膠草 Taraxacum kok-saghyz Rodin等），橡膠樹產(chǎn)生的以聚異戊二烯為主要功能成分的天然膠乳約占全球天然橡膠的 98% 以上。比起造成巨大環(huán)境污染的人工合成橡膠產(chǎn)業(yè)，天然橡膠因其良好的彈性、伸展性、耐老化等綜合理化性能而具有不可替代性，是任何國家必須具備的重要戰(zhàn)略物資。 

　　橡膠樹原產(chǎn)南美洲巴西的亞馬遜河流域，歷史記載其馴化始于1896 年，然后向馬來西亞、印度尼西亞和泰國等南亞國家傳播。新中國宣告成立后，為了打破帝國主義對新中國的封鎖，國家決定在我國南方地區(qū)開展橡膠宜林地綜合考察，獨(dú)立自主地發(fā)展民族橡膠產(chǎn)業(yè)。中國科學(xué)院吳征鎰院士、羅宗洛院士和李慶逵院士等一大批植物地理學(xué)家、植物生理學(xué)家、生態(tài)學(xué)家和土壤學(xué)家受命橡膠宜林地綜合考察，提出了結(jié)合我國實(shí)際種植橡膠的可行性建議，為我國在北緯18°-24° 地區(qū)成功種植橡膠做出了重要貢獻(xiàn)（“橡膠在北緯18°-24° 大面積種植技術(shù)”獲得國家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)）。從此，我國天然橡膠種植從無到有、走過了百余年的歷史。 

　　亞洲占全球天然橡膠種植面積的90%，我國的橡膠種植面積達(dá)114萬公頃，居亞洲第三位（僅次于印度尼西亞和馬來西亞）。從二十一世紀(jì)初起，云南的橡膠樹種植總面積、總產(chǎn)量和單位面積產(chǎn)量均居中國首位，云南已成為我國面積最大、種植最好的天然橡膠生產(chǎn)基地。目前，我國天然橡膠年產(chǎn)量不足年消費(fèi)量的20%，遠(yuǎn)低于國際公認(rèn)的安全保障線（30%）。巴西橡膠樹的種質(zhì)資源與基因組學(xué)研究是國際上競爭激烈的熱點(diǎn)領(lǐng)域；在2013-2016年期間，馬來西亞、泰國和中國的研究團(tuán)隊(duì)利用二代或者二代與三代測序雜合組裝技術(shù)共發(fā)表了4張橡膠樹的基因組草圖。然而，大戟科植物基因組的染色體如何進(jìn)化、為什么橡膠樹能高產(chǎn)膠乳以及橡膠樹在近一個(gè)世紀(jì)如何被馴化等是產(chǎn)膠植物研究中長期懸而未決的重大科學(xué)問題；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)掘利用也亟需獲得達(dá)到染色體級別的高質(zhì)量橡膠樹參考基因組圖譜。 

　　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)家高立志教授帶領(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 。該項(xiàng)目獲得了熱帶作物種質(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。 

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圖 1  云南植膠區(qū)山地膠園鳥瞰圖及完成了基因組測序的橡膠樹 GT1 品種