速生树木所在尾巨桉杂种优势形成的基因组研究中取得新进展

科研动态3周前更新 fcb067f5caaeb52f

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文章导读

你是否好奇，为何尾巨桉能长得又快又高，成为全球青睐的“超级树种”？一项最新研究首次破译了它的染色体级基因组，揭示了其杂种优势背后的基因密码。科学家通过前沿测序技术，构建出592 Mb的高质量基因组图谱，并发现58个关键基因呈现超亲表达，可能驱动其快速生长。这些涉及纤维素、木质素合成的等位基因特异性表达，为林木高产育种提供了核心靶点。这项成果不仅为培育新一代速生高产桉树品种铺平道路，更对保障我国木材安全具有战略意义。

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速生树木所在尾巨桉杂种优势形成的基因组研究中取得新进展

图1 尾巨桉基因组全览图

速生树木所在尾巨桉杂种优势形成的基因组研究中取得新进展

图2 纤维素和木聚糖合成通路中的蛋白编码基因

速生树木所在尾巨桉杂种优势形成的基因组研究中取得新进展

图3 木质素合成通路中的蛋白编码基因

尾巨桉（Eucalyptus urophylla×Eucalyptus grandis）是一种在全球范围内具有重要经济价值的优势杂交树种，以其生长迅速、产量高及优异的木材生产性能而著称。在染色体水平上获得高质量的尾巨桉基因组不仅具有重要的商业价值，还将对理解尾巨桉优良性状的杂种优势形成机理，尤其是林木杂种优势形成的机理研究具有至关重要的意义。

速生树木所林木遗传育种团队综合运用Pacbio-CLR、BGISEQ-500和Hi-C等前沿测序技术，成功破译了尾巨桉染色体水平的基因组。本研究组装的尾巨桉基因组大小为592.09 Mb，其中99.91%锚定在11条染色体上，共注释的蛋白编码基因数量为32151个，为尾巨桉基因功能的研究提供了精准的“导航图”。基于获得的尾巨桉高质量基因组数据和Illumina NovaSeq6000（PE150）高通量测序技术，本研究对纤维素、半纤维素和木质素生物合成通路中的关键酶基因进行了等位基因特异性表达（Allele-specific expression, ASE）分析，共鉴定了58个超亲本表达（Overdominace）基因。经分析推测，这些等位基因特异性表达基因（Allele-specific expression genes, ASEGs）可能在尾巨桉杂种优势形成中发挥了重要作用。该研究成果将为培育速生高产的新一代林木杂交品种提供强大的数据支撑和基因资源，为保障我国木材安全和生态可持续发展具有战略意义。

相关研究结果以题为“From genome to gene expression: the genomic landscape of a hybrid species ofEucalyptus urophylla×Eucalyptus grandisand its divergence from parental species hybrid”在国际学术期刊《BMC Plant Biology》（SCI，JCR Q2，IF=4.8）上发表。速生树木所副研究员刘果为该论文第一作者，罗建中研究员为通讯作者。该研究由中国林业科学研究院基本科研业务费（CAFYBB2023MB034）、“十四五”国家重点研发计划项目（2022YFD2200203和2023YFD2201001）资助。