揭秘林木基因组：华大等机构发布珍贵木材基因组图谱|植物

揭秘林木基因组：华大等机构发布珍贵木材基因组图谱

2024-01-24 19:55:35　来源: 华大集团BGI

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近日，深圳华大生命科学研究院联合西南林业大学、西安交通大学、华南植物园以及中国科学院分子植物科学卓越创新中心的研究人员成功为轻木、檀香紫檀等11种具有重要经济和生态价值的木材树种构建了高质量染色体级别的基因组序列图谱。这一成就不仅能促进具有特殊木材特性的树木的改良育种，也能为珍贵树木的多样性保护提供研究基础。相关成果3篇发表于《科学数据》（Scientific Data），1篇发表于《植物科学前沿》（Frontiers in Plant Science）。

研究团队于中国云南的瑞丽植物园和西双版纳热带植物园进行样本采集。研究发现，这些地区树种的木材心材不仅致密耐用，而且部分新木材还散发出香气，因此具有极高的装饰和实用价值。这些木材广泛用于制造高品质家具、乐器和各类奢华商品。此外，一些树种还被发现具有药用功效。然而，由于长期的过度开发，这些珍贵树种的数量已经大幅度减少。

四篇文章的共同一作苏尼尔博士表示：“本研究中生成的高质量基因组数据是免费公开的，将会成为宝贵的遗传资源。同时，通过对11个树种的比较基因组分析，将有助于了解非模式木本植物的木材特性，为后期的使用奠定基础。”

本项目为树种保护和优良性状的分子育种工作提供了宝贵的遗传资源。通过比较分析，研究团队还发现影响密度、强度、颜色和耐久性等商业相关木材特性的遗传机制。本研究使用多种测序策略，生成了连续性好、完整性高的染色体级别的基因组。此外，解析了如檀香紫檀（P. santalinus）等濒危、但又具有商业价值的树种的基因组，这对未来研究该类野生种群的保护奠定了遗传基础。

“目前不少树木基因组已经发表，探讨杨树、橡树和桉树这类模式木材树种其木材形成机制已有广泛的研究。但本研究中的树种具有独特的木材特性，这对揭示不同特性的木材形成机制提供了新思路。”四篇文章的共同通讯作者刘欢博士表示。

染色体级别的基因组组装大大改善了珍贵木材树种的基因组资源。得到的基因组信息有利于揭示与木材特性、环境适应性、生长和抗病性相关的基因特征。通过精确定位心材相关基因，还可以助力树木改良工作，缩短育种周期。本研究得到的相对完整的基因数据也有助于药用化合物的生物合成方面的研究。

总之，这些高质量的基因组为促进珍贵树种的生态可持续利用提供了工具。作为万种植物基因组计划（10kp）的一部分，研究团队将继续对不同类群、不同地域和不同用途的树木进行测序，以产生更多有益于科学研究、环境保护等的植物基因组资源数据。

本次研究新测序的物种包括 Swietenia macrophylla（大叶桃花心木）和 Khaya senegalensis（非洲桃花心木）、Dalbergia sissoo（印度黄檀）、Ochroma pyramidale（轻木）、Mesua ferrea（铁力木）、Tectona grandis（柚木）、Pterocarpus santalinus（檀香紫檀）、Pterocarpus macrocarpus（大果紫檀）、Dalbergia cochinchinensis（交趾黄檀）、Dalbergia cultrata （黑黄檀）和 Senna siamea（铁刀木）。