​中国热科院在橡胶树驯化的遗传机制解析方面取得重大突破

中国热科院在橡胶树驯化的遗传机制解析方面取得重大突破

本文转自：人民日报客户端

天然橡胶是一种工业原材料，对国家的工业化建设及国防安全至关重要。多年来，我国天然橡胶自给率持续偏低，2022年仅为13%。

近日，中国热带农业科学院橡胶研究所田维敏教授团队联合崖州湾国家实验室/中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋院士团队、中国科学院遗传与发育生物学研究所梁承志研究员团队，在国际主流杂志《自然-通讯》(Nature Communications)上发表“Genomic insight into domestication of rubber tree”研究论文，系统揭示了橡胶树150年驯化的遗传基础，不仅有助于高产橡胶树品种的培育，对其他产胶植物的驯化也有重要的指导意义。中国热带农业科学院橡胶研究所晁金泉副研究员、吴绍华副研究员、史敏晶研究员，中国科学院遗传与发育生物学研究所徐霞助理研究员、浙江大学/齐禾生物高强博士、中国科学院遗传与发育生物学研究所/河北大学杜会龙教授为论文共同第一作者。

橡胶树是一种多年生热带乔木，童期长，结实率低，传统育种周期长达40年。“也就是说，从我们刚参加工作就杂交授粉，等退休的时候还不一定能看到品种。”论文通讯作者田维敏教授说，“可以把乳管想象成生产橡胶的‘车间’，把橡胶合成效率想象成生产橡胶的‘机器’，如果一个橡胶树‘车间’又多，‘机器’效率又高，那产量绝对不会低。”

为了明确橡胶树早期驯化阶段是先选择了“车间”还是“机器”，团队成员整整花了三年时间对115份栽培种和93份野生种进行性状调查，共制备了数千份的石蜡切片、采集了数百份胶乳样品。根据这些数据，田维敏团队发现栽培种的乳管数量远远高于野生种，而橡胶合成效率则无差异。

中国科学院遗传与发育研究所的李家洋院士团队建立了成熟稳定的橡胶草遗传转化平台。通过跨学科跨单位的大团队合作，田维敏团队取得了一系列创新性发现。

“目前普遍认为栽培种遗传背景狭窄，经过多个世代杂交导致遗传多样性降低，很难再产生高产品种。我们通过数据分析发现栽培种的遗传多样性与野生种相比并未下降，这表明栽培种之间的杂交仍具有得到高产品种的可能。”田维敏说，“此外，我们还首次鉴定到一个控制乳管数量的主效基因和与之密切关联的分子标记，这将有助于通过转基因和分子标记辅助培育高产橡胶树品种。”

世界上有超过2000种植物可以合成天然橡胶，但目前橡胶树仍是世界所需天然橡胶的主要来源。“像杜仲、橡胶草、银胶菊、莴苣等产胶植物可以在广大的温带地区生长，是未来天然橡胶来源的重要补充。”田维敏说到，“但这些产胶植物绝大多数都处于野生状态，尚未得到有效驯化。我们的这个工作可以为这些产胶植物的快速驯化提供思路。比如我们发现乳管这个生产橡胶的“车间”首先得到了驯化，而这些产胶植物也都具有乳管，那我们驯化的时候就可以挑选那些具有多乳管的材料进行种植。此外，像橡胶草、莴苣等目前已经建立了成熟的遗传转化体系，我们可以通过转化产量关键基因来快速提高产量。”