天然橡胶是不可替代的战略资源，仅能从橡胶树（Hevea brasiliensis）中大量提取。橡胶树新品种培育需要30年以上的时间，育种周期长、效率低，急需发展高效的生物育种技术。目前已发表的橡胶树基因组序列均存在未进行单倍型解析、序列缺失不连续、着丝粒和端粒序列未进行正确组装问题，极大限制了生物育种技术在橡胶树中的应用。

近日，中国热带农业科学院橡胶研究所程汉研究员领衔的“特种胶专用橡胶树新品种培育”创新团队在国际权威期刊《Nature Communications》上发表题为“The haplotype-resolved telomere-to-telomere genome and OMICS analyses reveal genetic responses to tapping in rubber tree”的研究论文。该研究构首次组装了单倍型解析的“端粒到端粒（T2T）” 橡胶树参考基因组序列，鉴定了染色体着丝粒和端粒区域，揭示了等位基因在不同组织器官中的存在位点偏好性表达。研究结果提出了橡胶树开割初期产量快速提升的可能机制，为橡胶树生物育种和分子生物学研究提供了理论基础。

热研73397是我国自主培育耐寒高产品种，在我国种植面积超过300万亩。本研究组装了热研73397单倍型解析的T2T基因组，两个单倍型大小均为1.56 Gb，利用染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）首次鉴定了橡胶树着丝粒区域，解析了端粒区域的串联重复序列，尤其是在8号染色体上发现了一个长达32.71 Mb的多结构变异区域（chr8：20,588,014-53,302,788），其中包含大量结构变异事件(图1)，该变异区域存在于多个橡胶树品种的染色体上，提示其在物种进化方面的意义。

橡胶树初次开割后需要连续7个刀次后才能达到稳产，通过转录组和代谢组联合分析结合表型数据，揭示了初次开割后天然橡胶合成活性的增强分子机制，结果表明，第7刀次是天然橡胶合成代谢达到峰值的关键时间点。随着割胶次数增加，胶乳中茉莉酸（JA）等激素水平显著上升，诱导JA信号通路关键转录因子MYC2上调，从而直接激活甲羟戊酸（MVA）途径中关键基因MVK1，MVA及其衍生物大量积累。进而表明MVA不仅是天然橡胶生物合成的前体物质，也是其主要碳源和活性标志物(图2)，JA-MYC2-MVK1是割胶刺激天然橡胶生物合成的重要调控通路(图3)。这一发现为天然橡胶增产稳产提供了重要的分子依据。

该研究结果以“The haplotype-resolved telomere-to-telomere genome and OMICS analyses reveal genetic responses to tapping in rubber tree”为题在国际知名期刊《Nature Communications》上发表。中国热科院橡胶所/热带作物生物育种全国重点实验室/三亚研究院李超超助理研究员、袁渊助理研究员、吴挺开助理研究员、聂智毅研究员和王志远研究助理为论文共同第一作者，中国热科院橡胶所/热带作物生物育种全国重点实验室/三亚研究院程汉研究员为通讯作者，中国农科院深圳农业基因组所（现中国热带农业科学院）/热带作物生物育种全国实验室周永锋研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金项目、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项、国家热带农业科学中心科技创新团队项目、海南省科技人才创新项目、热带作物生物育种全国重点实验室项目共同资助。

论文链接：

中国热科院橡胶所程汉团队长期专注于橡胶树基因组学、种质资源分子鉴定和分子育种研究。通过基因组学、分子生物学等技术，解析橡胶树重要农艺性状形成的关键调节过程，建立分子辅助育种、全基因组选择等辅助育种技术，提高橡胶树育种效率，近年来在Molecular Plant、Nature Communications、Plant Biotechnology Journal、Plant Cell& Environment等期刊发表系列高水平论文。团队依托热带作物生物育种全国重点实验室（崖州）向海内外诚聘博士后，开展基因组学模拟育种与功能基因挖掘研究，团队提供优越的科研条件和有竞争力的薪酬，具体信息参考https://www.catas.cn/contents/6/251046.html。有意者将简历发到forcheng（at）gmail.com。