快要150年前，橡胶树被英国人魏克汉引种到英国的邱园，开启了人工驯化过程。

近日，中国热带农业科学院橡胶研究所传授田维敏团队结合中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员李家洋院士团队和梁承志团队在《天然—通信》上颁发研究论文，系统地说明了橡胶树初期驯化的遗传根本，揭露了增添的乳管列数目是橡胶树初期驯化的主效性状，并初次判定到一个调控乳管数目的驯化基因。

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割胶。受访者供图

论文审稿人认为，该研究对300多份材料进行了重测序，并对要害驯化基因进行了联系关系研究，特殊是对与橡胶产量紧密亲密相干的乳管列数进行深切阐发，长短常出色的、成心义的工作。该功效不但有助在高产橡胶树品种的培养，对其他产胶植物的驯化也有主要的指点意义。

花40年判定一颗种子是不是良种

橡胶树是世界自然橡胶的首要来历。时至本日，自然橡胶作为一种工业原材料，对国度的工业化扶植和国防平安相当主要。

我国专用国度植胶区首要散布在海南、广东、广西、福建、云南等地域，另外中国台湾也可莳植，此中海南为首要植胶区。多年来我国自然橡胶自给率延续偏低，2022年仅为13%，已严重要挟财产的可延续成长和国度计谋平安。

橡胶树是一种多年生热带乔木，发展期长，坚固率低，传统育种周期长达40年。“也就是说，从我们刚加入工作就杂交授粉，等退休的时辰还纷歧定能看到品种。”论文配合通信作者田维敏说，橡胶树传统育种周期漫长首要是选择周期漫长。

橡胶树育种起首要经由过程3~4年的有性系比，挑选良好单株，再将良好单株芽接扩繁，经由过程低级系比和高级系比的无性系年夜田判定，最后是区域试种。

“我们要花40多年的时候来肯定40多年前取得的那颗种子是不是良好。假如我们能研发基在基因型的表型初期判定手艺将年夜年夜的缩短选育种时候。”田维敏说。

固然橡胶树仅履历了150年的驯化，但栽培种产量要远远高在野生种，今朝四生代无性系热研8-79的产量是未经选择实生树的4倍摆布。“这里面一定隐含着橡胶树高产的驯化暗码，我们的工作就是要将其解析出来。”论文第一作者、中国热带农业科学院橡胶研究所副研究员晁金泉说。

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橡胶树林。受访者供图

但是，与其他作物纷歧样，橡胶树的产量构成机制很是复杂，有本身怪异的特点。“其他作物的产量评价很是简单，就像一棵苹果树，我把上面的苹果全都摘下来就是它的产量。但橡胶树的产量是在割胶前提下构成的，直接管到胶工技术、割胶轨制和市场价钱等社会身分影响。从某种意义上说，我们可以报酬节制橡胶树的产量。”田维敏略带自嘲地说。

但自嘲归自嘲，田维敏仍是数十年如一日的对峙对构成橡胶树产量的要害身分进行分解。

迄今质量最高的橡胶树基因组

固然已发布了多个版本的橡胶树基因组，但基因组组装质量不睬想，碎片化严重，年夜年夜限制其在群体遗传学研究中的利用。

“现代生命科学正履历着日新月异的成长，新手段新手艺层见叠出。与其他作物比拟，橡胶树根本研究亏弱，必需经由过程与优势单元结合，鉴戒其他作物的研究手段来助力橡胶树根本研究。”就如许，田维敏团队找到了国际闻名生物信息学专家梁承志。

为了寄送新颖样品，晁金泉清晨就去橡胶林取样，乘坐最早的航班送材料进京，包管了高质量橡胶树基因组组装工作的完成。

一个迄今质量最高的橡胶树基因组和笼盖最广的橡胶树基因组变异图谱构建成功。恰是经由过程这类跨学科跨单元的年夜团队合作，他们获得了一系列立异性发现。

今朝遍及认为橡胶树的栽培种遗传布景狭小，颠末多个世代杂交致使遗传多样性下降，很难再发生高产物种。

但是，他们经由过程数据阐发发现，橡胶树野生群体可以分为三个类群，而橡胶树栽培种与由来自巴西西部马托格罗索州的野生类群附近。“栽培种的遗传多样性与野生种比拟并未降落，这注解栽培种之间的杂交仍具有获得高产物种的可能，栽培种的遗传改进仍有潜力可挖。”田维敏说。

揭露橡自然胶产量遗传暗码

树干树皮中的的次生乳管紧密亲密联系着自然橡胶出产，是橡胶树产量构成的布局根本。与野生种比拟，栽培种的橡胶产量显著提高。这此中藏着甚么样的遗传暗码？

“自从2004年组建团队以来就一向做这个事。经由过程十多年的尽力，我们认为，橡胶树的产量育种应聚焦产胶潜力。是以，乳管列数目和橡胶合成效力是决议橡胶树产胶潜力的两个要害身分。”田维敏说。

他打了个例如，“可以把乳管想象成出产橡胶的‘车间’，把橡胶合成效力想象成出产橡胶的‘机械’，假如一个橡胶树‘车间’又多，‘机械’效力又高，那产量绝对不会低。”

为了明白橡胶树初期驯化阶段是先选择了“车间”仍是“机械”，团队成员整整花了三年时候对115份栽培种和93份野生种进行性状查询拜访，共制备了数千份的白腊切片和收集了数百份胶乳样品。

“这个进程确切很是辛劳，在热带橡胶林野外查询拜访会碰到各类各样的不测环境，好比眼镜蛇，食鸟蛛，突如其来的暴雨等等，但团队成员都没畏缩，终究高质量完成了查询拜访工作，获得了第一手数据。”晁金泉说。

按照这些数据，田维敏团队发现栽培种的乳管数目远远高在野生种，而橡胶合成效力则无差别。“这注解人们驯化橡胶树时是先增添‘车间’数目，‘车间’多了产量天然就高，而对‘车间’里‘机械’效力的驯化还没触及，这极可能是下一个阶段橡胶树驯化的方针。”晁金泉说。

团队成员林间取样。受访者供图

世界上有跨越2000莳植物可以合成自然橡胶，但今朝橡胶树还是世界所需自然橡胶的首要来历。“杜仲、橡胶草、银胶菊、莴苣等产胶植物可以在泛博的温带地域发展，是将来自然橡胶来历的主要弥补。”田维敏说，但这些产胶植物绝年夜大都都处在野生状况，还没有获得有用驯化。

“我们工作可觉得这些产胶植物的快速驯化供给思绪。”田维敏说，例如他们发现乳管这个出产橡胶的“车间”起首获得了驯化，而其他产胶植物也都具有乳管，人工驯化的时辰便可以遴选那些具有多乳管的材料进行莳植。

另外，橡胶草、莴苣等今朝已成立了成熟的遗传转化系统，也能够经由过程转化产量要害基因来快速提高产量。

“我们在2018年就与李家洋院士团队展开合作，把橡胶树金年会中发现的基因在橡胶草中进行功能验证，不但很好地完成了功能基因的验证工作，还发现一些新的生物学现象，这将继续推动两边的深切合作。”田维敏说。

相干论文信息：https://doi.org/s41467-023-40304-y

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