100多年前，巴西的22棵橡胶树魏克汉种质资料被引种到全球多个产胶国，培养出许多高产种类。但是，现在的橡胶树育种进入了瓶颈期。
我国热带农业科学院橡胶研讨所（以下简称橡胶所）副研讨员方永军联合海南大学三亚南繁研讨院研讨员唐朝荣、兰州大学生态学院教授刘建全，进行了橡胶树种质遗传多样性和产胶进化研讨。研讨阐释了现在国际首要产胶国保存的三类橡胶树种质资源的遗传结构和亲缘联系，并发现橡胶延伸因子/小橡胶粒子蛋白（REF/SRPP）大基因簇的发生，及其在产胶细胞乳管中的特异性功用分解，是植物构成产胶这种抗虫性状的一个要害性进化事情。
相关研讨成果近来宣布于《天然-通讯》，为进一步探求产胶性状的进化机制、加快橡胶树资源的高效使用和种类遗传改进供给了重要理论依据。
方永军告知《我国科学报》，天然橡胶具有高弹性、低生热、耐撕裂等优异功用，是重要的战略物资。
以天然橡胶为质料的产品多达7万多种。全球商场98%以上的商业天然橡胶供给依赖于源自亚马孙河流域的巴西橡胶树，它被称为“会流泪的树”。
1876年，英国植物学家亨利魏克汉从巴西亚马孙收集到7万颗高产树种子，带回伦敦邱园耕种，成苗后被引种到斯里兰卡、新加坡等地。方永军说，在曩昔150年里，根据22棵魏克汉种质的橡胶树杂交育种取得了显着成果，培养出一系列高产栽培种类，推进了天然橡胶产值的大幅提高。
培养更高产的橡胶树种类一向是各国研讨的要点。迄今为止，传统杂交育种仍然是橡胶树新种类培养最重要、最有用的手法。
论文一起榜首作者、橡胶所副研讨员肖小虎介绍，人工栽培橡胶树伊始，各产胶国就很垂青杂交育种，进行大规模的种质筛查和杂交组合实验，在高产育种等方面取得了巨大展开。仅阅历了两代育种周期，在不到100年的时间里，橡胶产值从不到500千克/公顷增长到2500千克/公顷。
我国在橡胶树高产和抗寒育种方面也取得了巨大成果，培养出“热研879”超高产种类和“云研774”等抗寒种类，成功使橡胶树栽培区域打破北纬17度的植胶禁区。
“橡胶树传统育种周期长、功率低，近50年来，橡胶树育种作业进入了瓶颈期。”唐朝荣说，现在国内外大面积推行栽培的高产优异种类都是在上世纪六七十年代选育而来。近50年高产育种展开缓慢，现已很难选育出高产优异株系，产值从始至终维持在2500千克/公顷左右。
“橡胶树育种一向面对高产种类抗性差、抗性种类不高产的问题。”唐朝荣估测，原因或许是现在橡胶树杂交育种资料都来自22棵魏克汉种质及其杂交子孙，而它们以产值为首要方针性状，因而该集体遗传布景狭隘，优异基因资源经过大规模挑选和人工杂交组合现已取得充沛发掘使用。
“为处理这一难题，火急地需求引进更丰厚的种质资源，以推进橡胶树育种的逐渐展开。”方永军说，巴西橡胶树的野生种质蕴含着丰厚的产胶、抗病和耐旱等遗传资源，为开发新一代优质橡胶栽培种类供给了或许。
唐朝荣着重，虽然现代分子生物学技能的使用提高了育种功率，但野生种质资源一向未得到充沛使用。
“充沛使用野生种质资源、发掘优异基因位点、拓展橡胶树遗传布景是推进橡胶树杂交育种的重要办法，是展开现代分子育种的根底。因而，一定要经过基因组研讨和分子符号辅佐育种拓展遗传布景、加快育种进程。”肖小虎说。
但是，橡胶树属内分类不明的现状困扰着研讨者。自1775年橡胶树属树立以来，该属内物种的区别一向存在争议。物种数量从1874年的11个改变到1906年的24个，再到1935年的12个、1970年的9个、1971年的10个，直至1973年的11个。
“这种巨大的差异首要归因于天然查询的局限性，以及属内不同集体间的杂交含糊了边界。传统分类办法缺少对集体表型和遗传差异的计算比较，无法精确区别独立进化的集体。”肖小虎说。
方永军说，经过广泛的基因组研讨，使用分子水平依据能够显着提高物种区别的精确性。
2013年，马来西亚发布了榜首个橡胶树基因组图谱，此后又宣布了6个橡胶树基因组版别。但是，一切测序资料均为从魏克汉种质杂交子孙选育的、广泛栽培的栽培种类，意图是了解不同高产橡胶树种类的基因组特征，并没有对野生种质和巴西橡胶树以外的其他种进行基因组测序与基因资源发掘。
“咱们的作业重视橡胶树的野生种质资源使用。”方永军说。他们对3个巴西橡胶树栽培种类（高产高感）、2个巴西橡胶树野生种质（中产高感）及别的3个橡胶树属不同种（低产高抗）进行了高质量基因组解析和泛基因组剖析。
科研人员结合94个橡胶树树属样本重测序，进行系统进化基因组学研讨。成果发现，与传统橡胶属种的区别不同，这些种质可显着分为5个集体，其间包括1个栽培种类集体和4个野生种质集体。在栽培种类谱系中还发现了2个野生种质集体的基因进入。
取得高质量基因组后，他们又对产胶这一最重要的性状展开了研讨。REF／SRPP是橡胶生物组成中的要害基因，科研人员对这个基因宗族进行了全面注释和定位，发现其数量达18个，是方式植物拟南芥的6倍、进化距离最近的木薯的3.6倍，其间13个成员在基因组上以串联重复大基因簇的方式存在，并且行使橡胶组成功用的4个要害成员也在该基因簇上。结合已有的154个植物基因组剖析证明，该宗族基因扩增和基因簇仅存在于产胶植物，是高产橡胶的重要分子根底。
一起，科研人员还在其他产胶植物如俄罗斯蒲公英和莴苣的基因组共线区域中，找到了相似的REF／SRPP大基因簇。“这一发现进一步证明了REF／SRPP大基因簇的发生以及乳管特异性功用分解，是植物资胶性状进化的要害分子根底。”唐朝荣说。
国家天然橡胶工业技能系统首席科学家黄华孙以为，这项研讨构建了现在为止最完好的橡胶树泛基因组图谱，判定了一批不同橡胶种质资源资料变异位点。根据该研讨成果，可展开基因组水平的遗传多样性剖析，开发分子符号挑选抱负性状的橡胶种类，展开基因组挑选和分子辅佐育种，加快橡胶育种进程。
未来，跟着研讨的不断深入和技能的前进，橡胶工业有望打破当时育种瓶颈，培养出更多高产、优质的橡胶树新种类，推进全球天然橡胶工业可持续展开。
