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近日,中国热带农业科学院橡胶研究所(以下简称中国热科院橡胶所)田维敏教授团队,联合中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋院士团队、梁承志研究员团队,在国际学术期刊《自然·通讯》上发表研究论文,系统揭示了橡胶树驯化的遗传基础。
天然橡胶是国家工业化建设及国防安全的重要战略物资。虽然橡胶树仅经历了150年的驯化,但栽培种产量要远远高于野生种。“这里面必定隐含着橡胶树高产的驯化‘密码’,我们的工作就是要将其解析出来。”论文第一作者、中国热科院橡胶所副研究员晁金泉说。
为此,团队成员整整花了三年时间,对115份栽培种和93份野生种进行性状调查,共制备了数千份的石蜡切片和采集了数百份胶乳样品。根据这些数据,田维敏团队发现栽培种的乳管数量远远高于野生种,而橡胶合成效率则无差异。此外,该团队还首次鉴定到一个控制乳管数量的主效基因和与之密切关联的分子标记。
“这将有助于通过转基因和分子标记辅助培育高产橡胶树品种。”田维敏说,世界上有超过2000种植物可以合成天然橡胶,但橡胶树仍是天然橡胶的主要来源。例如,杜仲、橡胶草、银胶菊、莴苣等产胶植物可以在广大的温带地区生长,是未来天然橡胶来源的重要补充,但这些植物绝大多数都处于野生状态,尚未得到有效驯化。“我们在驯化这些产胶植物时,可以挑选那些具有多乳管的材料进行种植,通过转化产量关键基因来快速提高产量。”
同时,通过跨学科跨单位的大团队合作,田维敏团队还取得了其他创新性发现。“目前普遍认为,栽培种遗传背景狭窄,经过多个世代杂交导致遗传多样性降低,很难再产生高产品种。我们通过数据分析发现,栽培种的遗传多样性与野生种相比并未下降,这表明栽培种之间的杂交仍具有得到高产品种的可能。”田维敏说。
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