近日，Cell Press旗下交叉學(xué)科期刊iScience在線發(fā)表了陜西省西安植物園、陜西省“三秦學(xué)者”李思鋒團(tuán)隊(duì)有關(guān)漆樹的研究論文，公開發(fā)布染色體級(jí)別的漆樹參考基因組序列，及揭示漆樹木質(zhì)素及漆酚合成相關(guān)的代謝通路。　　

　　漆樹是漆樹科漆樹屬落葉喬木，是我國(guó)特有的重要的經(jīng)濟(jì)樹種，我國(guó)發(fā)現(xiàn)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(dú)有的東方元素，傳承著華夏藝術(shù)?！　?/p>

　　漆樹在我國(guó)大部分地區(qū)均有分布。其木質(zhì)堅(jiān)硬、細(xì)膩，是制作家具的上好材質(zhì)。漆樹的葉和花果，可以入藥，有止咳、消淤、通經(jīng)、殺蟲之效。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。漆液是天然樹脂涂料，素有“涂料之王”的美譽(yù)?！　?/p>

　　雖然我國(guó)漆樹資源豐富，但漆樹育種仍處于傳統(tǒng)選育水平階段，漆樹中漆酚的生源合成及該途徑中關(guān)鍵酶基因尚未破解，漆樹品種中特色天然產(chǎn)物的精細(xì)鑒定及其相關(guān)基因仍未鑒定，這些制約著漆樹綜合資源開發(fā)及分子育種進(jìn)程?！　?/p>

　　本研究利用Nanopore、PacBio Sequel Ⅱ、MGISEQ-2000和Hi-C技術(shù)開展了漆樹“高八尺”進(jìn)行全基因組序列測(cè)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。通過進(jìn)化分析顯示，漆樹與P. vera之間的物種分化大約發(fā)生在25.2Mya，并且漆樹在47.3 Mya經(jīng)歷了一次全基因組復(fù)制事件。其中與漆酚生物合成相關(guān)的基因家族發(fā)生顯著擴(kuò)張，可能對(duì)于漆樹的生態(tài)適應(yīng)性和生物適應(yīng)性有重要作用。同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步聯(lián)合基因組、轉(zhuǎn)錄組和代謝組數(shù)據(jù)，分析漆樹中漆酚和木質(zhì)素合成代謝過程中相關(guān)關(guān)鍵酶基因的變化規(guī)律，繪制了漆樹漆酚及木質(zhì)素合成通路代謝圖。另外，作者們還結(jié)合基因結(jié)構(gòu)鑒定與轉(zhuǎn)錄組分析，在漆樹中鑒定了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(tuán)隊(duì)運(yùn)用代謝組學(xué)技術(shù)揭示了不同漆樹品種“大紅袍“、”高八尺“、”貴州紅毛“、”貴州黃毛“以及野生型漆樹含有的化合物圖譜，為漆樹的綜合開發(fā)提供了數(shù)據(jù)；以及發(fā)現(xiàn)不同品種在特有天然產(chǎn)物方面存在差異，漆黃素、黃顏木素等黃酮類化合物可以作為漆樹品種鑒定的代謝物標(biāo)記?！　?/p>

　　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(guó)清副研究員、陳塵副研究員為共同第一作者。　　

　　該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金“中國(guó)漆樹種質(zhì)資源的遺傳分析及核心種質(zhì)構(gòu)建（項(xiàng)目編號(hào)：31800554，主持人：柏國(guó)清）”、陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“漆樹特色良種選育及栽培技術(shù)研究與示范（項(xiàng)目編號(hào)：2020NY-083，主持人：柏國(guó)清）”等項(xiàng)目的共同資助。

高質(zhì)量漆樹基因組組裝圖

漆樹比較基因組分析　　

　　a，15種近緣植物的基因家族擴(kuò)張和收縮。 分支上的綠色和紅色數(shù)字代表每個(gè)物種的擴(kuò)張和收縮基因家族。 b，漆樹的 WGD 分析。 c，代表了漆樹科其他物種的 T.vernicifluum 旁系同源物和直系同源物的同線塊的 4dTv 分布。

漆樹中漆酚合成（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