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楠属植物组学研究进展

来源：花匠小妙招时间：2025-07-25 15:46

樟科（Lauraceae）是乔木物种中数量排第4的大科，全世界约有50属，共2 500～3 000种[1]。楠属（Phoebe Nees）是樟科鳄梨族（Tribe Perseeae）下的一个关键分支，最早由Nees von Esenbeck定义，并经历多次界定和修订[2 − 5]。该属目前约有100个物种，主要分布于亚洲和南美洲的热带及亚热带区域。我国是楠属植物的重要分布区，共有35个物种，其中27个为特有种，主要集中在长江流域及其以南地区[6 − 8]。作为我国重要的珍贵用材树种，楠属植物以其高大的乔木形态和优质木材特性著称，尤其是以楠木（P. zhennan）为代表的“金丝楠木”类群，包括细叶楠（P. hui）、闽楠（P. bournei）、浙江楠（P. chekinangensis）和紫楠（P. sheareri）等，因材质坚实细腻、香气馥郁、纹理优美而被广泛应用于建筑、家具和船板等领域[9]。此外，楠属植物的花、叶、果实富含多种活性成分，具有抗肿瘤、抗疟疾等药理活性，展现了广阔的药用开发潜力[10]。随着市场对珍贵木材需求的增长以及生态保护意识的提升，楠属植物的资源保护和可持续利用逐渐成为林业领域的重要课题。近年来，随着分子生物学与测序技术的发展，多组学技术已广泛应用于楠属植物的基因组结构与功能、木材形成机理和逆境适应机制等研究。此外，传统遗传标记也为其资源鉴定、遗传多样性和物种保护等提供了宝贵的信息基础。本文旨在系统梳理楠属植物的研究现状，重点总结多组学与遗传多样性保护研究进展，为该属植物的资源挖掘、利用与保护提供参考依据。

1. 楠属植物基因组学研究现状

1.1 参考基因组构建

自人类基因组计划实施以来，依托现代高通量测序技术的基因组学数据出现井喷，并在众多生物学研究领域得到广泛应用[11]。2006年，以Illumina为代表的第二代测序技术凭借其高通量、低成本和快速测序的特点，突破了非模式植物基因组学研究的技术壁垒。配套的De Bruijn图拼接算法可以有效处理高深度、短读长的测序片段，使全基因组组装成为可能。随后，PacBio单分子实时测序和Nanopore纳米孔测序等第三代测序技术凭借其长读长优势，突破了二代测序在高重复和高杂合区域的局限，显著提升了超大和复杂基因组的组装能力。此外，Hi-C、BioNano光学图谱和10×Genomics等技术凭借独特的染色体构象信息和高精度，进一步提升了基因组组装的精细度，推动了植物基因组学研究向更高分辨率的染色体水平发展[12 − 14]。

楠属植物基因组测序起步较晚，其中闽楠基因组是楠属中首个且目前唯一完成全基因组测序的植物基因组。2020年，Chen等[15]首次利用Illumina和PacBio平台对闽楠进行了全基因组从头测序，获得了981.19 Mb的基因组序列，contig N50为2.05 Mb。结合转录组测序结果，研究共预测出iseTranslate('_para_67fe23be711dfd45a9b0d900_10','zh','zh')">

4. 研究展望

楠属植物不仅是珍贵的木材资源，还在生态平衡中扮演着关键角色。然而，随着栖息地的丧失和气候变化，许多楠属植物面临灭绝的风险。为确保其可持续利用，未来的研究应聚焦在4个重要方向。

1）深入开展多组学联合研究。楠属植物的生长发育、次生代谢产物合成及环境适应性涉及复杂的分子调控网络，未来研究应进一步整合基因组学、转录组学、代谢组学和蛋白组学等多组学技术，构建楠属植物在不同生长阶段（如幼苗期、心材形成期）和不同环境条件（如干旱、低温、盐胁迫）下的多组学图谱。通过系统解析基因—转录—蛋白—代谢之间的调控网络，揭示楠属植物独特性状（如“金丝”形成和芳香特性）和适应性的分子机制，为优质材种选育和次生代谢产物开发提供理论依据。

2）功能基因挖掘与利用。结合多组学数据，利用全基因组关联分析（Genome-wide Association Studies，GWAS）和全转录组关联分析（Transcriptome-wide Association Study，TWAS）等方法深入挖掘与楠属植物关键性状（如生长、抗逆性、材质等）相关的功能基因。在此基础上，利用现代分子生物学技术，如基因编辑技术（CRISPR/Cas9等），对目标基因进行功能验证，明确其在楠属植物生长发育、抗逆、次生代谢等过程中的具体功能；并基于这些功能基因开展遗传改良和分子育种工作，培育出生长快、材质优、抗逆性强的楠属植物新品种。

3）拓展濒危物种的保护遗传学研究。针对楠属中的濒危物种（如闽楠、楠木和细叶楠等）进行更加深入的保护遗传学研究，通过结合基因组学、群体遗传学和生态学分析，评估濒危物种的遗传多样性、种群结构、基因流和有害突变分布模式，揭示其濒危机理，并在此基础上评估其进化潜力，以预测种群的长期适应能力。通过核心种质构建、遗传资源库建立及人工辅助繁殖等措施，制定科学有效的保护策略，为楠属濒危物种的恢复和保育提供支持。

4）拓展研究范围和物种。当前的楠属植物组学研究大多集中在少数几个物种上，未来应进一步扩展到更多物种，特别是一些分布范围狭窄、生态习性特殊、进化特征独特的物种。通过比较基因组学和系统发育分析，全面解析楠属植物的遗传多样性和进化关系。同时，加强楠属植物与樟科近缘属（如樟属、润楠属）的比较组学研究，揭示楠属植物在樟科中的系统地位及其独特的进化特征，为樟科植物分类和进化研究提供新视角。