近日，Cell Press旗下交叉學(xué)科期刊iScience在線(xiàn)發(fā)表了陜西省西安植物園、陜西省“三秦學(xué)者”李思鋒團隊有關(guān)漆樹(shù)的研究論文，公開(kāi)發(fā)布染色體級別的漆樹(shù)參考基因組序列，及揭示漆樹(shù)木質(zhì)素及漆酚合成相關(guān)的代謝通路。
漆樹(shù)是漆樹(shù)科漆樹(shù)屬落葉喬木，是我國特有的重要的經(jīng)濟樹(shù)種，我國發(fā)現和使用天然生漆的歷史可追溯到公元前七千多年前。而《莊子·人世間》中也有“桂可食，故伐之；漆可用，故割之”的記載。曾經(jīng)作為禮器的漆器如今依然以其獨有的東方元素，傳承著(zhù)華夏藝術(shù)。
漆樹(shù)在我國大部分地區均有分布。其木質(zhì)堅硬、細膩，是制作家具的上好材質(zhì)。漆樹(shù)的葉和花果，可以入藥，有止咳、消淤、通經(jīng)、殺蟲(chóng)之效。果實(shí)可榨油，果皮可取蠟，漆仁油可作油漆工業(yè)的原料，也可食用，漆蠟則是制造肥皂和甘油的重要原料。漆液是天然樹(shù)脂涂料，素有“涂料之王”的美譽(yù)。
雖然我國漆樹(shù)資源豐富，但漆樹(shù)育種仍處于傳統選育水平階段，漆樹(shù)中漆酚的生源合成及該途徑中關(guān)鍵酶基因尚未破解，漆樹(shù)品種中特色天然產(chǎn)物的精細鑒定及其相關(guān)基因仍未鑒定，這些制約著(zhù)漆樹(shù)綜合資源開(kāi)發(fā)及分子育種進(jìn)程。
本研究利用Nanopore、PacBio Sequel Ⅱ、MGISEQ-2000和Hi-C技術(shù)開(kāi)展了漆樹(shù)“高八尺”進(jìn)行全基因組序列測定。組裝后得到基因組大小為 491.93 M，Contig和Scaffold N50分別為5.26 Mb 和32.97 Mb，染色體掛載率為98.26%，共注釋得到32682個(gè)基因。通過(guò)進(jìn)化分析顯示，漆樹(shù)與P. vera之間的物種分化大約發(fā)生在25.2Mya，并且漆樹(shù)在47.3 Mya經(jīng)歷了一次全基因組復制事件。其中與漆酚生物合成相關(guān)的基因家族發(fā)生顯著(zhù)擴張，可能對于漆樹(shù)的生態(tài)適應性和生物適應性有重要作用。同時(shí)，該團隊進(jìn)一步聯(lián)合基因組、轉錄組和代謝組數據，分析漆樹(shù)中漆酚和木質(zhì)素合成代謝過(guò)程中相關(guān)關(guān)鍵酶基因的變化規律，繪制了漆樹(shù)漆酚及木質(zhì)素合成通路代謝圖。另外，作者們還結合基因結構鑒定與轉錄組分析，在漆樹(shù)中鑒定了33條聚酮合酶基因，該酶是漆酚合成途徑上的關(guān)鍵酶基因。此外，該團隊運用代謝組學(xué)技術(shù)揭示了不同漆樹(shù)品種“大紅袍“、”高八尺“、”貴州紅毛“、”貴州黃毛“以及野生型漆樹(shù)含有的化合物圖譜，為漆樹(shù)的綜合開(kāi)發(fā)提供了數據；以及發(fā)現不同品種在特有天然產(chǎn)物方面存在差異，漆黃素、黃顏木素等黃酮類(lèi)化合物可以作為漆樹(shù)品種鑒定的代謝物標記。
陜西省西安植物園（陜西省植物研究所）為論文第一完成單位，陜西省西安植物園（陜西省植物研究所）柏國清副研究員、陳塵副研究員為共同第一作者。
該研究得到國家自然科學(xué)基金“中國漆樹(shù)種質(zhì)資源的遺傳分析及核心種質(zhì)構建（項目編號：31800554，主持人：柏國清）”、陜西省重點(diǎn)研發(fā)計劃項目“漆樹(shù)特色良種選育及栽培技術(shù)研究與示范（項目編號：2020NY-083，主持人：柏國清）”等項目的共同資助。
高質(zhì)量漆樹(shù)基因組組裝圖
漆樹(shù)比較基因組分析
a，15種近緣植物的基因家族擴張和收縮。 分支上的綠色和紅色數字代表每個(gè)物種的擴張和收縮基因家族。 b，漆樹(shù)的 WGD 分析。 c，代表了漆樹(shù)科其他物種的 T.vernicifluum 旁系同源物和直系同源物的同線(xiàn)塊的 4dTv 分布。
漆樹(shù)中漆酚合成（a）及木質(zhì)素（b）合成代謝通路
文章鏈接：https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(22)00783-0
