热林所从基因组层面解析黑木相思心材形成的机制

　　黑木相思（Acacia melanoxylon）具有速生、心材优良、适应性强等特点，因其优质心材产品和固氮能力，被广泛用作高品质的商品木材和重要的生态树种。同时由于其心材的快速形成和变异可以作为潜在的木本植物根瘤和心材形成的模式物种。
　　近日，热林所联合中国农科院作物所、中国农科院生物技术所、北京林业大学等院校通过对黑木相思染色体水平的基因组测序、组装，并挖掘到与根瘤和心材形成有关的基因，为研究人员提供了高质量的参考基因组数据，也为进一步揭示根瘤和心材形成的分子机制提供理论基础。
　　基于Illumina、PacBio、BioNano和HiC测序对黑木相思进行组装和注释，共获得680 Mb的序列，分别映射到13条染色体上。通过基因结构和功能预测，28,023个基因被注释，3,319个miRNAs、550个tRNAs、195个rRNAs、1,108个snRNAs被注释，58.31%被鉴定为重复序列。系统进化分析发现黑木相思经历了两次全基因组加倍事件，明确了金合欢属在豆科植物中的进化地位。比较基因组结合转录组和WGCNA揭示木质素合成关键基因HCTs、CCRs、CADs通过基因扩张和特异表达方式作用于黑木相思心材形成。而RRs和PHYs等基因家族主要在黑木相思根瘤形成以及广泛适应性中起着关键作用。高质量全基因组序列为今后开展黑木相思杂交育种和分子设计育种提供重要的基础支持，同时也为金合欢属其他木本植物的研究提供了基因资源。根瘤和心材形成相关的候选基因的挖掘为进一步解析木本植物心材形成和高大乔木固氮的分子机制提供基础。
　　相关研究结果以“A Chromosome-Scale Genome Assembly ofAcacia melanoxylonProvides New Insights into Its Root nodule and Heartwood Formation”为题发表在一区TOP期刊Industrial Crops and Products上（doi:10.1016/j.indcrop.2025.120677）。此项工作得到了“十四五”国家重点研发计划（2022YFD2200205）和广东省林业科技创新项目（2018KJCX004）支持。(范春节)
　　　　　　 中国林科院 　2025-02-21

关键词 黑木相思  心材  分子机制  图片