巴西橡胶树魏克汉种质群体结构和进化

Natural rubber is an essential industrial material and important economical crop in tropical regions. High yield clones with good traits are in urgent need for rubber trees plantation in China. However, all the rubber tree clones are inheritated from Wickham germplasm, which causes the narrow genetic background and limited yield improving potential. At present, the top priorities are to investigate the genetic structure and to evaluate the developmental situation in Hevea Wickham germplasm resources. To address the above scientific questions, this project will conduct the following studies: 1) to re-sequence the genomes of 103 Wickham and 39 wild rubber tree germplasm accessions, to identify mutation alleles and to construct mutation map; 2) to analyze population evolution and genetic structure with SNP in Wickham germplasm and to draw phylogenetic tree; 3) to explore selective sweep sites in rubber tree, to identify and anotate genes related to cold and pathagen resistance and yield; 4) to analyze gene flow in Hevea Wickham germplasm and to evaluate effective population size. These studies will help to investigate the population structure of Hevea Wickham germplasm, to elucidate the selection sites during the breeding for yield and resistance to cold and disease, and to reveal the restrictive factors in rubber tree breeding, which would facilitate the germplasm innovation and high-yield breeding in rubber trees.

天然橡胶是重要的工业原料和战略物资，也是关乎热区人民脱贫致富的重要收入来源。培育优良、抗性、高产品种是发展我国天然橡胶产业亟待解决的技术问题。然而橡胶树品种都来自魏克汉种质，遗传背景狭窄，进一步提升产量的空间有限。在当前的研究背景下，当务之急是要查清橡胶树魏克汉群体遗传和结构，从分子进化角度评估魏克汉种质资源的发展现状。为阐明上述科学问题，本项目拟开展如下研究：1）利用103份橡胶树魏克汉种质和39份野生种质材料，通过基因组重测序发掘变异位点，构建变异图谱；2）利用SNP标记分析魏克汉群体进化与遗传结构，绘制系统进化树；3）查找橡胶树人工选择位点，挖掘抗寒、抗病和高产相关功能基因，并进行注释；4）分析橡胶树魏克汉种质基因流，评估有效群体大小。上述研究将查清橡胶树魏克汉种质群体结构现状，阐明橡胶树抗寒、抗病和产量育种的选择位点和限制因素，为橡胶树种质资源创新和优良高产品种选育提供理论支持。

天然橡胶是重要的工业原料和战略物资，也是关乎热区人民脱贫致富的重要收入来源。培育优良、抗性、高产品种是发展我国天然橡胶产业亟待解决的技术问题。然而橡胶树品种都来自魏克汉种质，遗传背景狭窄，进一步提升产量的空间有限。在当前的研究背景下，当务之急是要查清橡胶树魏克汉群体遗传和结构，从分子进化角度评估魏克汉种质资源的发展现状。为阐明上述科学问题，本项目开展了如下研究：1）利用107份橡胶树魏克汉种质和34份野生种质材料及6份近缘种，通过基因组重测序发掘变异位点，测序深度达19.98X，原始数据经过比对过滤最后得到6,222,360个高质量SNP，构建了SNP/InDel等变异图谱；2)构建了魏克汉群体进化树，完成群体结构分析；3)挖掘了抗寒、产量等重要性状的选择性清除位点，得到361个产量相关、324个抗寒相关的选择性清除位点。其中产量相关位点设计245个功能基因，共携带有580个非同义变异位点（nsSNP），抗寒涉及486个基因，共携带1314个nsSNP位点。4)分析了橡胶树野生、魏克汉群体，以及不同国家来源的种质资源间的基因流和有效群体大小，发现橡胶树不同亚群间分歧时间较短。5)聚焦2个乙烯反应因子（ERF）转录因子基因HB4G01344和HB10G01564在橡胶树产量方面的功能，分析了其转录激活活性在调控下游功能基因方面的差异。推断其可能参与橡胶树胶乳产量形成。基本查清了橡胶树魏克汉种质群体结构现状，阐明橡胶树产量和抗寒育种的选择位点和限制因素，为橡胶树种质资源创新和优良高产品种选育提供理论支持。