濕地松原產(chǎn)美國東南部，在我國引種栽培已經(jīng)100多年，是我國南方重要的速生用材樹種和綠色化工原料松脂生產(chǎn)樹種，也是優(yōu)良的松材線蟲病抗性樹種。我國現(xiàn)有濕地松面積2200多萬畝，僅初級原料松脂產(chǎn)值達20億元以上，木材和生態(tài)價值巨大。
鑒于濕地松巨大的社會經(jīng)濟價值，全球?qū)ζ溟_展了近百年的遺傳育種工作，然而松類植物巨大保守的基因組和漫長的生命周期嚴重阻礙了育種效率。中國林科院亞林所（國家林草局國外松培育工程技術(shù)研究中心）等單位聯(lián)合在濕地松遺傳育種方面加緊研究，于2022年2月14日在國際著名學(xué)術(shù)期刊plos genetics在線發(fā)表了題為”基于轉(zhuǎn)錄組的濕地松育種群體生長、材性和松脂性狀的關(guān)聯(lián)研究”的論文。
該研究以我國濕地松第一輪遺傳選擇育種的基礎(chǔ)群體為研究對象，通過較大規(guī)模的轉(zhuǎn)錄組測序，解析了群體的遺傳結(jié)構(gòu)，證實濕地松基礎(chǔ)育種群體具有較低的近交系數(shù)，個體間遺傳距離適中，基于生長和松脂性狀的連鎖不平衡效應(yīng)顯著，關(guān)聯(lián)分析獲得大量顯著相關(guān)的基因，突破了裸子植物巨大基因組遺傳研究瓶頸，有望推動松樹育種進入全基因組選擇時代，對提高濕地松良種的選育效率、保障我國木材安全和綠色化工原料松脂安全具有重要意義。
該研究得到國家自然科學(xué)基金、中國林科院基本科研業(yè)務(wù)費專項資金、浙江省重點林木育種等項目支持，論文通訊作者為中國林科院亞林所欒啟福副研究員，第一作者、第二作者分別為中國林科院亞林所博士研究生丁顯印、助理研究員刁姝，國家林草局國外松中心主任姜景民研究員、國外松中心外聘專家吳夏明教授參與實驗設(shè)計和論文修改。
中國林科院亞林所國外松育種具有50多年歷史，構(gòu)建了較完整的輪回育種體系。近年來基于豐富的育種群體資源，研發(fā)了一系列生長、材性評價技術(shù)，獲得大量表型數(shù)據(jù)，篩選建立240株代表性單株育種群體；建立了以轉(zhuǎn)錄組為基礎(chǔ)的分子育種體系，逐步解析松脂等基因家族信息。通過三代和二代轉(zhuǎn)錄組測序，每個單株組裝了平均長度1960萬個堿基的表達基因組（包含25.9萬個完整的基因片段unigene），檢測發(fā)現(xiàn)每個基因片段平均包含2.87個高質(zhì)量單核苷酸多態(tài)性（snps）分子標記，進一步的基因組和表達組的分析關(guān)聯(lián)了大量生長、松脂性狀基因及其核心基因，基因?qū)Ρ硇偷呢暙I達到10~20%，這一研究為高效準確的濕地松早期分子遺傳選擇奠定了基礎(chǔ)。隨著油松、火炬松等松樹基因組參考序列的日益完善，基于濕地松高質(zhì)量轉(zhuǎn)錄組及松樹基因組數(shù)據(jù)必將實現(xiàn)濕地松等松樹從傳統(tǒng)育種向基因組育種的跨越，開啟松樹精細育種時代，為分子設(shè)計速生優(yōu)質(zhì)、抗性強的松樹新品種提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。（欒啟福）