国家植物园揭秘“树上油库”：山桐子基因组研究取得重要突破

国家植物园揭秘“树上油库”：山桐子基因组研究取得重要突破

山桐子，这种我国特有木本油料树种，因其果实含油量高且富含亚油酸等不饱和脂肪酸，被誉为“树上油库”。近年来，随着基因组学研究的深入，科学家们逐渐揭开了山桐子高含油量的基因密码。中国科学院植物研究所王雷研究组在这一领域取得了重要突破，为培育更高品质的山桐子种质资源提供了科学依据。

王雷研究组通过解析山桐子染色体级别基因组，发现其基因组大小约为1.21 Gb，由21条染色体组成，包含42086个蛋白编码基因。基于核基因组系统进化树分析，研究团队惊讶地发现，山桐子与杨树的亲缘关系比传统认知中更为紧密，应归属为杨柳科，而不是之前认为的大风子科。

基因组进化分析揭示了一个关键信息：尽管山桐子与杨树在大约1628万年前分化，但山桐子基因组在脂肪酸合成酶基因方面发生了显著扩张。进一步研究发现，催化亚油酸合成的脂肪酸去饱和酶FAD2在山桐子果实中高度表达，这在一定程度上解释了山桐子果实为何具有高含油量以及亚油酸含量较高的特性。

研究团队对来自北京、四川、陕西和西藏等地的42份山桐子种质的果实含油率进行了全基因组关联分析，并结合转录组数据，成功鉴定到一个可能影响果实含油率的关键基因——蔗糖转运蛋白基因IpSTP5。通过病毒诱导基因沉默（Virus-Induced gene silencing, VIGS）技术，研究人员发现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基因IpTGW6。实验表明，该基因在果实中的沉默会阻碍果实的正常膨大。

这一系列重要发现不仅揭示了山桐子高含油量的遗传基础，更为山桐子优良品种的选育提供了坚实的理论依据。目前，研究团队已基于这些关键基因及其分子标记申请了多项国家专利。未来，这些科研成果有望应用于山桐子的精准育种，培育出含油量更高、品质更优的新品种，为保障国家粮食安全提供新的解决方案。

该研究成果于2024年3月6日在线发表于国际学术期刊《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。这一突破性进展不仅彰显了我国在植物基因组学研究领域的实力，更为山桐子产业的可持续发展注入了科技动力。