我國科研人員揭示針葉樹木材特性關(guān)鍵基因

落葉松廣泛分布于北半球溫帶山區(qū)、寒溫帶平原及高山氣候區(qū)，是北方針葉林的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)建群樹種。我國現(xiàn)有落葉松總面積1083.51萬公頃，其中人工林面積316.29萬公頃，在全國優(yōu)勢(shì)樹種人工喬木林中排名第四，是我國北方和南方亞高山區(qū)重要的用材和生態(tài)樹種。

4月24日，記者從中國林科院獲悉，中國林科院張守攻院士團(tuán)隊(duì)于近日在《植物學(xué)報(bào)》（JIPB）上在線發(fā)表了題為“The Larix kaempferi genome reveals new insights into wood properties”的研究論文。該論文完成了落葉松高質(zhì)量全基因組圖譜，發(fā)現(xiàn)了LkLAC和LkPRX基因在針葉樹木材特性形成中發(fā)揮關(guān)鍵作用，其將為解析落葉松獨(dú)特生物學(xué)特性及基因組輔助育種奠定基礎(chǔ)，也為其它針葉樹種生物學(xué)問題研究提供參考。

中國林科院林業(yè)所針葉樹種遺傳改良研究組自70年代開始致力于落葉松遺傳改良和定向培育研究。在全面完成落葉松育種世代更新基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步拓展研究領(lǐng)域的廣度和深度，于2015年提出了“落葉松全基因組測(cè)序”項(xiàng)目，此次本論文的完成有效增強(qiáng)了落葉松從基礎(chǔ)到應(yīng)用研究的連續(xù)性。

團(tuán)隊(duì)基于1.30Tb三代測(cè)序和0.52Tb二代測(cè)序數(shù)據(jù)，組裝完成了大小為10.97Gb的落葉松基因組，Contig N50為1.09Mb，注釋了45828個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因，發(fā)現(xiàn)落葉松基因組66.8%由重復(fù)序列組成，其中LTR-RT占69.86%。

基因組進(jìn)化分析表明，落葉松與花旗松物種分化大約發(fā)生在65.9個(gè)百萬年前，1139個(gè)基因家族在物種分化后發(fā)生擴(kuò)張，而581個(gè)基因家族發(fā)生收縮。團(tuán)隊(duì)從31年生的落葉松全同胞家系中篩選出兩組木質(zhì)素含量顯著差異的群體，基于群體轉(zhuǎn)錄組學(xué)，發(fā)現(xiàn)落葉松中的木質(zhì)素含量差異主要由木質(zhì)素單體聚合過程決定，且六個(gè)基因（LkCOMT7、LkCOMT8、LkLAC23、LkLAC102、LkPRX148和LkPRX166）的表達(dá)量與木質(zhì)素含量呈顯著正相關(guān)。

圖為LkCOMT、LkLAC和LkPRX調(diào)控落葉松木質(zhì)素單體聚合的機(jī)制。來源：研究團(tuán)隊(duì)

中國林科院林業(yè)研究所孫超博士、謝允慧博士以及比利時(shí)根特大學(xué)的Zhen Li博士為論文的第一作者，中國林科院張守攻院士、曾慶銀研究員以及比利時(shí)根特大學(xué)的Yves Van de Peer教授為論文的通訊作者。研究得到國家林業(yè)和草原局專項(xiàng)基金資助的資助。

標(biāo)簽： 基因家族 第一作者