江西省林业科学院樟树多组学研究取得重大突破

我国樟属（Cinnamomum）植物资源丰富，是开发天然香料与中碳链油脂等代谢物的重要资源。 长期以来，由于缺少基因组信息，樟属植物优良性状形成机制、系统发育、良种选育与遗传改良等研究进展缓慢，亟需加强组学研究、为相关基础和应用研究提供参考数据。

2022 年9 月，Horticulture Research 在线（Advance Access）发表了江西省林业科学院樟树创新团队领衔题为Chromosome-level genome assembly and resequencing of camphor tree (Cinnamomum camphora) provides insight into phylogeny and diversification of terpenoid and triglyceride biosynthesis ofCinnamomum的研究论文。

该研究在组装高质量染色体级别的樟树基因组基础上， 开展了分布于中国的24 种樟属植物重测序研究。 数据显示樟树基因组大小约为723.12 MB，属高杂合度（1.24%）基因组，而24 种樟属植物形成了樟组与肉桂组两大进化分枝、但各物种间亲缘关系并不与形态学分类完全一致，各物种独立成种时间横跨渐新世中期至更新世早期（图1）。

图1 樟树基因组与基于重测序樟属物种亲缘关系分析

随后通过叶精油主成分分析将江西省境内樟树分为5 种主要化学类型， 对应主成分分别为芳樟醇、樟脑、天然龙脑、1,8-桉叶油素和异橙花叔醇等萜类化合物。 萜类合成酶（TPS）是萜类化合物生物合成的关键基因。 为了分离调控上述主成分合成关键TPS 基因，本研究利用多组学分析筛选了4 个TPS 基因作为上述主成分合成关键候选基因，进一步通过功能基因研究确认了其中两个候选基因编码1,8-桉叶油素合成酶和异橙花叔醇合成酶（图2）。

图2 樟树TPS 基因家族分析与调控主要萜类化合物合成关键TPS 基因筛选

此外，该研究还鉴定了参与樟树油脂生物合成通路相关基因134 个，并通过比较其它4 种樟科植物基因组比较推测FatB1、type-B LPAAT 和DGAT2b 等3个基因为参与调控樟科中碳链油脂合成的关键候选基因。综上，该研究发表了樟树高质量基因组和24 种樟属植物重测序数据，为樟属植物系统发育和亲缘关系等研究提供了基础数据；筛选获得了调控萜类化合物和中碳链油脂合成的关键候选基因，为解析樟科植物化学多样性和油脂多样性形成提供了新的理论依据。

该研究由国家自然基金(31460209)、 赣鄱人才“555” 计划、 江西省重点青年自然基金(20202ACBL215003) 及江西省林业科学院公益项目(2017512702)联合资助。 江西省林业科学院汪信东副研究员为该论文第一作者，华大基因（深圳）许春艳、江西省林业科学院郑永杰博士和伍艳芳研究员为该论文共同第一作者，江西省林业科学院江香梅研究员为该论文通信作者，江西林科院周诚研究员和中国林科院亚林所汪阳东研究员为该论文共同通信作者。