橡胶草基因组序列解析工作取得重要进展

天然橡胶是与石油、钢铁、煤炭并重的世界四大工业原料之一，2015年全球消耗总量达12.14百万吨，产值约170亿美元。巴西三叶橡胶树一直是天然橡胶的主要来源，但由于种植面积限制、生产成本增加、遗传背景狭窄和病虫害严重等因素，橡胶生产逐渐难以满足需求。我国是天然橡胶消费大国，而巴西三叶橡胶树可种植面积极少，导致我国对外依赖度已超过80%。因此，开发生产天然橡胶的替代资源具有重要的战略意义和经济价值。

橡胶草Taraxacum kok-saghyz（TKS），又名俄罗斯蒲公英，是多年生的二倍体草本植物，根部可合成高分子量的天然橡胶和菊糖。由于具有生长范围广，天然橡胶含量高，生长周期较短，相对简单的基因组和遗传转化与基因编辑比较容易等特点，TKS被认为最有可能成为替代生产天然橡胶的经济作物和科学研究的模式植物。21世纪以来，世界各国相继成立了天然橡胶研究计划，如美国 “卓越计划”、欧盟 “珍珠计划”与“DRIVE4EU计划” 、德国的“RUBIN计划”等。相比之下，我国则研究相对较少。2015年4月中国“蒲公英橡胶产业技术创新战略联盟”正式成立。

在此背景下，中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋研究组通过PacBio单分子实时（SMRT）测序技术独立组装完成了高质量的橡胶草基因组草图，该基因组大小为1.29Gb，包含46,000多个基因和~70%重复序列。橡胶草基因组同时也是目前能够产生高分子量橡胶的植物中唯一完成基因组测序的草本植物。通过产胶植物与非产胶植物之间的比较基因组研究，鉴定了橡胶草中橡胶合成途径和菊糖合成途径，并阐述了橡胶链延长过程中CPT/CPTL和REF/SRPP两个重要基因家族的进化历程。此外，还发现了橡胶草基因组中与自交衰退相关的可能候选区域。该成果标志着以橡胶草作为模式植物进行天然橡胶合成研究进入后基因组时代，并将大大加速橡胶草从野生植物向经济作物的驯化，推动我国天然橡胶产业的发展。

研究成果于2017年8月26日在线发表在权威学术期刊《National Science Review》杂志上（DOI:10.1093/nsr/nwx101）。李家洋研究组博士后林涛、徐霞和中国农业科学院农业基因组研究所研究员阮珏为该论文的共同第一作者，李家洋研究员和余泓副研究员为通讯作者。合作者主要包括中国农业科学院农业基因组研究所的黄三文研究员、熊国胜研究员和中国热带农业科学院橡胶研究所的刘实忠研究员。该研究得到了中科院遗传所自主课题，博士后创新人才支持计划和植物基因学国家重点实验室青年研究基金的资助。