我國(guó)樟屬（Cinnamomum）植物資源豐富，是開發(fā)天然香料與中碳鏈油脂等代謝物的重要資源。 長(zhǎng)期以來(lái)，由于缺少基因組信息，樟屬植物優(yōu)良性狀形成機(jī)制、系統(tǒng)發(fā)育、良種選育與遺傳改良等研究進(jìn)展緩慢，亟需加強(qiáng)組學(xué)研究、為相關(guān)基礎(chǔ)和應(yīng)用研究提供參考數(shù)據(jù)。

2022 年9 月，Horticulture Research 在線（Advance Access）發(fā)表了江西省林業(yè)科學(xué)院樟樹創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)領(lǐng)銜題為Chromosome-level genome assembly and resequencing of camphor tree (Cinnamomum camphora) provides insight into phylogeny and diversification of terpenoid and triglyceride biosynthesis ofCinnamomum的研究論文。

該研究在組裝高質(zhì)量染色體級(jí)別的樟樹基因組基礎(chǔ)上， 開展了分布于中國(guó)的24 種樟屬植物重測(cè)序研究。 數(shù)據(jù)顯示樟樹基因組大小約為723.12 MB，屬高雜合度（1.24%）基因組，而24 種樟屬植物形成了樟組與肉桂組兩大進(jìn)化分枝、但各物種間親緣關(guān)系并不與形態(tài)學(xué)分類完全一致，各物種獨(dú)立成種時(shí)間橫跨漸新世中期至更新世早期（圖1）。

圖1 樟樹基因組與基于重測(cè)序樟屬物種親緣關(guān)系分析

隨后通過(guò)葉精油主成分分析將江西省境內(nèi)樟樹分為5 種主要化學(xué)類型， 對(duì)應(yīng)主成分分別為芳樟醇、樟腦、天然龍腦、1,8-桉葉油素和異橙花叔醇等萜類化合物。 萜類合成酶（TPS）是萜類化合物生物合成的關(guān)鍵基因。 為了分離調(diào)控上述主成分合成關(guān)鍵TPS 基因，本研究利用多組學(xué)分析篩選了4 個(gè)TPS 基因作為上述主成分合成關(guān)鍵候選基因，進(jìn)一步通過(guò)功能基因研究確認(rèn)了其中兩個(gè)候選基因編碼1,8-桉葉油素合成酶和異橙花叔醇合成酶（圖2）。

圖2 樟樹TPS 基因家族分析與調(diào)控主要萜類化合物合成關(guān)鍵TPS 基因篩選

此外，該研究還鑒定了參與樟樹油脂生物合成通路相關(guān)基因134 個(gè)，并通過(guò)比較其它4 種樟科植物基因組比較推測(cè)FatB1、type-B LPAAT 和DGAT2b 等3個(gè)基因?yàn)閰⑴c調(diào)控樟科中碳鏈油脂合成的關(guān)鍵候選基因。綜上，該研究發(fā)表了樟樹高質(zhì)量基因組和24 種樟屬植物重測(cè)序數(shù)據(jù)，為樟屬植物系統(tǒng)發(fā)育和親緣關(guān)系等研究提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；篩選獲得了調(diào)控萜類化合物和中碳鏈油脂合成的關(guān)鍵候選基因，為解析樟科植物化學(xué)多樣性和油脂多樣性形成提供了新的理論依據(jù)。

該研究由國(guó)家自然基金(31460209)、 贛鄱人才“555” 計(jì)劃、 江西省重點(diǎn)青年自然基金(20202ACBL215003) 及江西省林業(yè)科學(xué)院公益項(xiàng)目(2017512702)聯(lián)合資助。 江西省林業(yè)科學(xué)院汪信東副研究員為該論文第一作者，華大基因（深圳）許春艷、江西省林業(yè)科學(xué)院鄭永杰博士和伍艷芳研究員為該論文共同第一作者，江西省林業(yè)科學(xué)院江香梅研究員為該論文通信作者，江西林科院周誠(chéng)研究員和中國(guó)林科院亞林所汪陽(yáng)東研究員為該論文共同通信作者。