橡膠草基因組序列獲解析
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，被認為是最有可能成為替代生產(chǎn)天然橡膠的經(jīng)濟作物和科學(xué)研究的模式植物。世界各國相繼成立了天然橡膠研究計劃，如美國 “卓越計劃”、歐盟 “珍珠計劃”與“DRIVE4EU計劃” 、德國的“RUBIN計劃”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單分子實時（SMRT）測序技術(shù)獨立組裝完成了高質(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行天然橡膠合成研究進入后基因組時代，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)新人才支持計劃和植物基因?qū)W國家重點實驗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
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