王雷研究组破解山桐子基因密码，揭示“树上油库”高产奥秘

王雷研究组破解山桐子基因密码，揭示“树上油库”高产奥秘

中国科学院植物研究所王雷研究组在山桐子基因组研究方面取得重大突破，成功解析了山桐子的染色体级别基因组，并揭示了其高含油量的遗传基础。这一发现不仅为培育高品质山桐子品种提供了理论依据，也为保障国家粮食安全开辟了新的途径。

山桐子，这种被誉为“树上油库”的本土特有木本油料树种，因其果实含油量高达20%-45%而备受关注。更令人振奋的是，其油中富含亚油酸等不饱和脂肪酸，营养价值极高。尤为重要的是，山桐子可种植于非耕地、边际土地及林地，不与粮食作物争地，是实现油料供给多元化的重要途径。

王雷研究组通过深入解析山桐子基因组，揭示了其独特的基因组特征。研究发现，山桐子基因组大小约为1.21 Gb，由21条染色体组成，包含42086个蛋白编码基因。令人惊喜的是，系统进化分析显示，山桐子与杨树亲缘关系紧密，应归属为杨柳科，而非传统认为的大风子科。

基因组进化分析揭示了山桐子高含油量的秘密。研究团队发现，与杨树相比，山桐子基因组中脂肪酸合成酶基因显著扩张，尤其是催化亚油酸合成的关键基因FAD2在果实中高度表达。这一发现为解释山桐子高含油量及亚油酸含量提供了重要线索。

为进一步挖掘影响果实含油率的关键基因，研究团队对来自不同地区的42份山桐子种质进行了全基因组关联分析，并结合转录组数据，成功鉴定到一个关键基因——编码蔗糖转运蛋白的IpSTP5。通过病毒诱导基因沉默技术（VIGS），研究团队证实，IpSTP5基因的沉默会导致果实含油率和亚油酸含量显著下降。

此外，研究还鉴定到一个影响山桐子果实大小的关键基因IpTGW6。实验表明，该基因在果实中的沉默会导致果实膨大受阻。这些关键基因的发现，为山桐子的品种改良提供了重要的理论依据。

基于这些重要发现，研究团队已申请多项国家专利，为推动山桐子产业的高质量发展奠定了坚实基础。该研究成果于3月6日在线发表于国际知名学术期刊《细胞报告》（Cell Reports），得到了国家盐碱地综合利用技术创新中心院士工作站项目和中国科学院乡村振兴项目的资助。

这一突破性研究不仅揭示了山桐子高含油量的遗传基础，更为培育更高产、更优质的山桐子品种提供了精准指导。随着相关基因和分子标记的应用，我们有望在未来看到更多高品质的山桐子品种问世，为保障国家粮食安全作出更大贡献。