Nat Commun：田维敏/李家洋/梁承志团队通过基因组学研究发现HbPSK5与橡胶产量有关

文摘 2024-12-27 10:04 湖北

研究背景

天然橡胶是与石油、钢铁、煤炭并重的世界四大工业原料之一，而中国是天然橡胶消费大国，目前对外依赖度超80%。已报道有2 500种以上的植物可以产生橡胶，但绝大多数为热带植物。巴西橡胶树（Hevea brasiliensis Muell. Arg.）是目前商业化种植面积最大、产量最多的产胶植物，植胶区主要分布于亚洲、非洲和南美等热带及亚热带地区，其中亚洲橡胶产量占全球93%。由于巴西橡胶树主要产于热带地区，且易受南美叶疫病感染，而绝大多数发达国家依赖进口，所以欧盟、美国、澳大利亚等国相继开展了巴西橡胶树替代产胶植物研究。目前研究最多的2种替代产胶植物为银胶菊（英文名：Guayule，拉丁学名：Parthenium argentatum Gray）和橡胶草（又名俄罗斯蒲公英，英文名：Russian dandelion，拉丁学名：Taraxacum koksaghyz Rodin）。与多年生的木本植物巴西橡胶树相比，橡胶草有很多优势。首先，它为菊科菊苣族蒲公英属的多年生草本植物，在温带可以如菊苣一样种植，作为一种一年生植物（从播种到收获需1年）开发。这样就可避免经历橡胶树慢长的幼态期之后才能对其胶乳产生进行评估。了解橡胶树驯化的遗传基础对于进一步提高天然橡胶产量以满足其在世界范围内日益增长的需求至关重要。

研究结果

在这里，我们提供了一个高质量的H.brasiliensis基因组组装（1.58 Gb，11.21百万碱基的重叠群N50），通过重新测序335份材料，提供了一张基因组变异图，并揭示了驯化相关的分子信号和一个主要的驯化特征，即较高数量的乳管花环。我们进一步表明，HbPSK5编码小肽激素植物硫因子（PSK），是一个关键的驯化基因，与主要的驯化性状密切相关。MYC成员对HbPSK5的转录激活将PSK信号传导与茉莉酸盐联系起来，从而调节橡胶树中的乳管分化。俄罗斯蒲公英（Taraxacum kok saghyz）中HbPSK5的异源过表达可以通过促进乳管的形成来增加橡胶含量。我们的研究结果为改善橡胶树和加速其他橡胶生产植物的驯化提供了目标基因的见解。

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