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| 出版时间：2015年01月 |
杜仲是第四纪冰川留下来的古老树种，也是我国特有的名贵中药材和全世界唯一的硬性橡胶树种，是除三叶橡胶外最具开发潜力的天然橡胶资源和国家战略储备资源。为全面解析杜仲基因组结构、开展重要功能基因的挖掘、探索杜仲的起源和进化、揭示杜仲的遗传密码等，相关研究机构采用鸟枪法并有机结合二代与三代测序技术，完成了杜仲全基因组测序工作，绘制了杜仲基因组精细图。研究结果主要有：杜仲基因组大小约为1。02G，杂合度高达0。9%～1。1%，重复序列高达66%，表现出基因组大、杂合度高、重复序列多等极其复杂的植物基因组特征；通过第二代和第三代测序技术的序列相互矫正和多种组装软件的相互矫正，克服了杜仲基因组的高度复杂性，使ScaffoldN50达932Kb，突破了高度复杂基因组Scaffold组装过短的瓶颈；解析了杜仲重要功能基因，注释得到26000多条功能基因和3377多条非编码RNA；发现了大量杜仲胶合成相关基因，鉴定出杜仲橡胶高效积累的关键基因，确定了杜仲橡胶合成的上游调控途径；鉴定了重要活性成分如苯丙素类、黄酮类、α-亚麻酸等合成的基因家族成员；发现了杜仲基因组中拥有耐热、抗寒、抗旱、耐水涝、抗盐碱、抗虫、抗病等逆境胁迫相关基因和转录因子，揭示了杜仲对不同环境能够广泛适应的分子基础；发现了性别决定相关基因，有助于探讨杜仲雌雄异株性别决定模式等。通过对杜仲全基因组序列信息的全面解读，将为高效合成杜仲橡胶、解释杜仲药用成分高效积累机理、提高杜仲抗逆性、破解杜仲性别决定模式、研究杜仲的起源和进化等提供重要的理论依据，对颠覆性突破现代杜仲育种技术、科学指导新型杜仲橡胶资源培育都具有十分重要的里程碑意义。
Eucommia ulmoides is a quaternary glacial ancient plant. As a traditional Chinese medicine plant，Eucommia tree is among the few woody plants which contains hardy rubber around the world. Except for Hevea brasiliensis，Eucommia tree is one of the most potential natural rubber resources and a strategically important resource for Chinese rubber reserve. To comprehensively analyze the genomic structure，locate the key function genes，study the origin and evolution and reveal the genetic blueprint in Eucommia ulmoides，the refined genome map of Eucommia ulmoides was completed based on shortgun and combining the second and third sequencing to overcome the difficulty in assembling complicated genome sequences. The results showed that the genome of E. ulmoides has a large genome size about 1.02 G. Its heterozygosity and repeatitive sequence are 0.9%～1.1% and 66%，respectively. The problem of short Scaffold in sequence length of Scaffold N50 over 932 kb was solved. After annotation，we found more than 26 thousand genes and over 3377 non-coding RNAs. Among these genes，one part of key genes associated with rubber synthesis were found that was result in the upstream synthesis pathway was determined；the genes and members related to the major medicinal components being found including phenylpropanoids，flavonoid，alpha linolenic acid；the genes or transcription factors being found related to the environmental stress including heat-resisting，anti-cooling，anti-drought，water stress，salt and alkali stress，anti-insect，and anti-disease，etc.；which will exhibit the molecular mechanism in wide adaptability. And the genes being found related to the sex will be an efficient approach for exhibiting the sex identification mode. With the refined genome map of Eucommia ulmoides was completed，the results will provide a basis for application research，including the efficient synthesis pathway of Eucommia rubber，the accumulation mechanism of medicinal component，the ability enhancement of the stress resistance，and the uncovering of the sex identification mode and revealment the origin and evolution，etc. The series of research fruits of genome sequencing can not only break through breeding problems at higher rubber content and medicinal component，but also is a milestone for new Eucommia rubber resources cultivation.
杜仲（Eucommia ulmoides Oliv.）属于真菊一类（euasterids I）绞木目（garryales）杜仲科（Eucommiaceae）杜仲属（Eucommia）植物，杜仲科单属单种，2n=34。在晚第三纪以前杜仲曾广泛分布于欧亚大陆，美洲的阿拉斯加也有杜仲分布。中新世时，在欧洲和亚洲西部，杜仲种类多、分布广，一直存活到上新世，日本北海道的杜仲在上新世时生长也很茂盛，在意大利直到更新世还有杜仲生长。而第四纪冰期来临后，杜仲便在欧洲和其他地区相继消失，只在亚洲的中国中部存活至今。我国现存杜仲为地质史上残留下来的孑遗植物，1996年国家已把杜仲作为珍稀树种列为国家二级重点保护野生植物。目前，我国是杜仲资源最多和栽培面积最大的国家，栽培面积约36万公顷，占世界杜仲资源的99%以上。
中国是世界橡胶消费大国，橡胶消费量已连续十几年居世界第一。我国每年进口天然橡胶约280万吨，对外依存度达80%。世界上可合成顺式橡胶的植物有2500多种，如三叶橡胶、银胶菊等；也有一些植物能合成反式橡胶，如杜仲、山榄、巴拉塔树、人心果、绒穗木、算盘子等，其中唯独杜仲是能合成硬性橡胶的树种，其果、叶、皮均含有丰富的杜仲橡胶，果实和皮中的含量分别达12%和17%。杜仲橡胶具有独特的橡胶和塑料双重特性，能够开发出具有橡胶弹性、热塑性和热弹性等三大特性的功能和工程材料。杜仲橡胶具有特殊的物理性质，具有耐磨、抗撕裂、防湿滑、耐腐蚀、节能等优点，是开发高质量防爆轮胎的上佳材料。杜仲在我国27个省（自治区、直辖市）均有栽培，目前种植面积占世界杜仲种植总面积的99%以上，全国可种植杜仲的土地面积达1000万公顷以上，具有得天独厚的优势，发展潜力巨大。站在国家战略高度，发展杜仲产业是切实解决我国优质天然橡胶资源匮乏的唯一途径，也是加快我国橡胶工业健康发展的根本措施，战略意义十分重大。
千百年来，杜仲皮作为中药在人们的医疗保健等方面起着十分重要的作用。近20年来，随着杜仲叶、雄花、果实等药用功能不断被发现，杜仲的经济价值迅速提高。杜仲皮、叶、雄花、果中含有多种药用保健成分，如木脂素类、环烯醚萜类、苯丙素类以及黄酮、酚类等。从杜仲中可分离出28种木脂素类，其中松脂醇二葡萄糖苷为杜仲皮中的主要降压成分，丁香素二糖苷有抗癌活性。从皮、叶、雄花和果实内可分离出京尼平苷、京尼平苷酸、桃叶珊瑚苷等17种环烯醚萜类，其中京尼平苷酸具有预防性功能低下、增强记忆功能、抗癌、抗氧化（抗衰老）及降压作用，京尼平苷具有抗肿瘤活性，并具有抗补体性，桃叶珊瑚苷在种子中的含量可高达9%～23%，对革兰氏阴性菌和阳性菌均有抑制作用，具有较强的镇痛、抗菌消炎作用。苯丙素类物质广泛存在于杜仲叶、杜仲根皮、茎皮、果皮、雄花中，包括绿原酸、绿原酸甲酯、咖啡酸、丁香苷等11种，其中绿原酸抗菌作用较强，具有利胆、降压、抗菌、消炎、止血、抗氧化及升高白细胞的作用。杜仲所含黄酮类化合物主要包括槲皮素、山柰酚、儿茶素等。槲皮素是国内外医学界普遍关注的一种天然植物生物活性成分，具有降血压、预防及治疗恶性肿瘤等多种作用。杜仲油中高活性α-亚麻酸含量居所有植物之首，达55%～67.6%，为橄榄油、核桃油、茶油中α-亚麻酸含量的8～60倍，具有健脑、降压作用。
杜仲在橡胶工业、军事国防、航空航天、医药、食品、饲料等行业中具有举足轻重的地位。目前杜仲的应用已经从单一的药用迅速扩展到关乎国民经济发展和国家安全的多个重要领域，甚至已经上升到国家战略的高度并成为国家的战略储备资源。30多年来，国内外学者对杜仲的育种、高效培育及综合利用等技术进行了长期系统研究，选育出杜仲橡胶（药）等高产良种，高效培育模式和技术创新都取得了革命性突破，在产品研发和综合利用等方面取得了一系列具有良好产业化前景的研究成果，为我国杜仲产业的持续健康发展奠定了坚实基础。但杜仲分子遗传学研究和分子育种方面的理论基础研究相对较薄弱，而传统的林木遗传育种研究方法难以在杜仲硬橡胶形成机制和高效合成机理、药用成分的高效合成机理、抗病虫害和广泛适应的分子基础和分子机理等方面展开研究，从而难以大幅度提高杜仲橡胶或药用成分的含量和产量，制约杜仲产业快速健康发展的技术瓶颈难以突破。而生命
