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橡胶树产量密码找到了

来源：花匠小妙招时间：2025-05-07 07:14

割胶的过程。

■本报记者李晨

约150年前，橡胶树被英国人魏克汉引种到伦敦邱园，从此便开启了人工驯化的历程。

近日，中国热带农业科学院橡胶研究所田维敏教授团队联合中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋院士团队及梁承志研究员团队在《自然-通讯》发表研究论文，系统阐明了橡胶树早期驯化的遗传基础，揭示了增加的乳管列数量是橡胶树早期驯化的主效性状，并首次鉴定到一个调控乳管列数量的驯化基因。

论文审稿人认为，该研究对300多份材料进行了重测序，并对关键驯化基因进行了关联研究，特别是对与橡胶产量密切相关的乳管列数量进行深入分析，是非常精彩、有意义的工作。该成果不仅有助于高产橡胶树品种的培育，对其他产胶植物的驯化也具有重要指导意义。

花40年鉴定一颗种子是否为良种

橡胶树是世界天然橡胶的主要来源。我国专用国家植胶区主要分布在海南、广东、广西、福建、云南等地，其中海南为主要植胶区。多年来，我国天然橡胶自给率持续偏低，2022年仅为13%，已严重威胁产业的可持续发展和国家战略安全。

橡胶树是一种多年生热带乔木，生长期长、结实率低，传统育种周期长达40年。“也就是说，我们刚参加工作就杂交授粉，等退休时还不一定能看到品种。”论文共同通讯作者田维敏说，橡胶树传统育种周期漫长主要是选择周期漫长。

橡胶树育种首先要通过3至4年的有性系比，筛选优良单株，再将优良单株芽接扩繁，通过初级系比和高级系比的无性系大田鉴定，最后是区域试种。

“我们要花40多年时间确定40多年前获得的那颗种子是否优良。如果我们能研发出基于基因型的表型早期鉴定技术，将大大缩短选育种时间。”田维敏说。

虽然橡胶树仅经历了150年的驯化，但栽培种产量远高于野生种，目前四生代无性系热研8-79品种的产量约是未经选择实生树的4倍。“这里面必定隐含橡胶树高产的驯化密码，我们的工作就是要将其解析出来。”论文第一作者、中国热带农业科学院橡胶研究所副研究员晁金泉说。

然而，与其他作物不同，橡胶树的产量形成机制非常复杂，有其独有特点。“其他作物的产量评价非常简单，就像一棵苹果树，结的苹果就是产量。但橡胶树的产量是在割胶条件下形成的，受胶工技能、割胶制度和市场价格等社会因素的直接影响。从某种意义上说，我们可以人为控制橡胶树的产量。”田维敏说。

田维敏数十年如一日，坚持对影响橡胶树产量的关键因素进行剖析。

迄今质量最高的橡胶树基因组

虽然橡胶树基因组已发布了多个版本，但基因组组装质量并不理想，碎片化严重，限制了其在群体遗传学研究中的应用。

“现代生命科学正经历日新月异的发展，新技术手段层出不穷。与其他作物相比，橡胶树基础研究薄弱，必须通过与优势单位联合，借鉴其他作物的研究手段助力橡胶树基础研究。”为此，田维敏团队找到了生物信息学专家梁承志。

为了寄送新鲜样品，晁金泉凌晨就去橡胶林取样，然后乘坐最早的航班送材料进京，保证了高质量橡胶树基因组组装工作的完成。通过这种跨学科、跨单位的大团队合作，一个迄今质量最高的橡胶树基因组及覆盖最广的橡胶树基因组变异图谱构建成功。

目前普遍认为橡胶树的栽培种遗传背景狭窄，经过多个世代杂交导致遗传多样性降低，很难再产生高产品种。研究人员通过数据分析发现，橡胶树野生群体可以分为三大类群，而橡胶树栽培种与巴西马托格罗索州的野生类群相近。“栽培种的遗传多样性与野生种相比并未下降，表明栽培种之间的杂交仍具有得到高产品种的可能性，栽培种的遗传改良仍有潜力可挖。”田维敏说。

揭示天然橡胶产量遗传密码

树干树皮中的次生乳管与天然橡胶生产密切相关，是橡胶树产量形成的结构基础。与野生种相比，栽培种的橡胶产量显著提高。这其中藏着什么样的遗传密码？

“通过十多年努力，我们认为，橡胶树的产量育种应聚焦产胶潜力。因此，乳管列数量和橡胶合成效率是决定橡胶树产胶潜力的两个关键因素。”田维敏说，“可以把乳管比作生产橡胶的‘车间’，把橡胶合成效率比作生产橡胶的‘机器’，如果‘车间’多、‘机器’效率高，那么产量绝对不会低。”

为了明确橡胶树早期驯化阶段先选“车间”还是“机器”，团队成员花了3年时间对115份栽培种和93份野生种进行性状调查，共制备了数千份石蜡切片、采集了数百份胶乳样品。

根据这些数据，田维敏团队发现，栽培种的乳管数量远远高于野生种，而橡胶合成效率则无差异。“这表明人们驯化橡胶树时先增加‘车间’数量，‘车间’多了产量自然就高，而对‘机器’效率的驯化还未涉及，这很可能是下一阶段橡胶树驯化的目标。”晁金泉说。

目前，全球有超过2000种植物可以合成天然橡胶，“杜仲、橡胶草、银胶菊、莴苣等产胶植物可以在广大温带地区生长，是未来天然橡胶来源的重要补充。”田维敏说，但这些产胶植物绝大多数处于野生状态，尚未得到有效驯化。

“我们的工作可以为这些产胶植物的快速驯化提供思路。”田维敏说，其他产胶植物都具有乳管，人工驯化时可以挑选那些多乳管的材料进行种植。此外，橡胶草、莴苣等目前已经建立了成熟的遗传转化体系，可以通过转化产量关键基因快速提高产量。