森林是陆地生态系统的主体，约覆盖陆地面积的三分之一，在应对全球气候变化中扮演着重要的角色，是名副其实的“碳库”。然而，日益加剧的气候变化已成为全球关注的热点问题。林木由于其固有的生物学特性，无法自发躲避不良环境，且遗传改良难度大、周期长、进程缓慢。
2024年8月，Plant Communications 在线发表了四川大学王婧课题组题为“Integrating evolutionary genomics of forest trees to inform future tree breeding amidst rapid climate change”的综述文章。在这篇综述中，作者重点阐述了将进化基因组学研究手段与基因编辑和基因组选择育种技术相结合，以加速培育适应未来气候的林木新种质的巨大潜力。
图1 整合进化基因组学的研究方法和策略
测序技术的迅猛发展也显著扩展了多组学分析和应用的范围，包括高质量参考基因组组装、群体泛基因组学、表观遗传学和调控组学，以及代谢组学和微生物组学等领域。目前，无gap的T2T高质量基因组已在许多物种中成功组装，群体泛基因组学则有助于挖掘更多自然群体中的遗传变异。与此同时，单细胞转录组学和表观遗传调控组学进一步揭示了环境适应中涉及的表观遗传变异和单细胞层面的转录调控模式。代谢组学和微生物组学则用于检测代谢产物并了解植物与微生物之间的相互作用。总体而言，将多组学测序数据与功能基因组学方法结合，有望为探索林木树种如何适应未来气候变化提供坚实的基础（见图2）。
在全球气候快速变化的背景下，培育具有高抗性和广泛适应性的林木新种质已成为当前林木遗传育种学的迫切需求。最新的进化基因组学和多组学技术进展将为林木树种环境适应性机制提供前所未有的见解。为加快和简化林木遗传育种，可以将进化和功能基因组学整合为强大的新工具，更全面且精确地识别物种环境适应相关的自然变异，并结合基因编辑等技术，开发新一代林木育种策略（见图3）。此外，采取相应的管理策略，如就地或迁地保护、遗传拯救、辅助基因流和辅助迁移等，对于减轻气候变化对林木自然群体的不利影响至关重要。综上所述，未来整合基因组学、表型组学和环境组学的基因组选择育种策略具有巨大潜力，而进化基因组学和多组学信息的整合将为未来林木遗传育种提供重要数据基础。本篇综述将为后续气候变化下的林木树种响应机制的探究和育种计划的制定提供方向和参考。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.xplc.2024.101044
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