天然橡胶与石油、煤炭和钢铁并称为四大工业原料，是关系国计民生的基础产业和重要战略物资。杜仲被誉为“植物活化石”，为国家二级保护植物，既是传统的名贵中药材，又是我国特有的产胶植物。杜仲环境适应性广，在种植区域上与巴西橡胶树（简称橡胶树）具有互补性。杜仲胶与产自橡胶树的天然橡胶属同分异构体，分别为反式和顺式聚异戊二烯。杜仲胶有“橡胶—塑料二重性”、抗撕裂、耐磨、吸能、减震、形状记忆、自修复等特性，可广泛应用于航空航天、国防、船舶、高铁、通讯、医疗等领域。杜仲胶与天然橡胶性能互补，两者共混加工可获得性能各异的新型材料。因杜仲含胶量低，提取相对复杂，导致杜仲胶成本居高不下，严重影响杜仲橡胶产业的健康发展。 
    继去年中国热带农业科学院橡胶研究所与中国科学院北京基因组所合作完成橡胶树基因组测序，提出橡胶树物种进化和乙烯刺激产胶的新观点后，今年又在橡胶生物合成机制上获得重要进展。12月8日，中国热带农业科学院橡胶研究所李德军研究员团队联合中国林业科学研究院经济林研究开发中心杜红岩研究员团队、乌云塔娜教授团队及山东贝隆杜仲生物工程有限公司高瑞文高级工程师团队合作完成杜仲基因测序，题为“The hardy rubber tree genome provides insights into the evolution of polyisoprene biosynthesis”的研究论文在Cell旗下的国际知名植物学期刊《Molecular Plant》在线发表。
    该研究首次获得了杜仲高质量基因组序列，并解析了杜仲环境适应及橡胶生物合成机制，对杜仲生物学研究、良种培育、种植及产业链形成具有重要意义。 该研究共获得1.18 Gb的高质量杜仲基因组序列，注释了26,723个蛋白编码基因。研究发现杜仲经历了古老的基因组三倍化复制，无近期基因组复制发生；首次明确杜仲属基本菊类分支，与真菊I类和II类的分化时间可追溯到约在一亿两千九百万年前；逆境反应或次生代谢产物相关基因显著扩张/高表达可解释杜仲广泛的环境适应性；与橡胶树一致，合成橡胶的异戊二烯焦磷酸主要来自甲瓦龙酸途径。尽管杜仲和橡胶树SRPP/REF基因家族都存在显著扩张，与橡胶树SRPP和REF基因同时参与顺式橡胶合成不同，只有SRPP基因参与杜仲胶合成。杜仲FPS基因家族存在扩张并出现功能分化，产生了具有反式短链和长链橡胶合成功能的I类和II类FPS基因。此外，研究还发现杜仲和橡胶树SRPP/REF和FPS基因家族成员属不同分支，暗示双子叶植物中橡胶生物合成为多起源。 

   文章链接：http://www.cell.com/molecular-plant/pdf/S1674-2052(17)30369-6.pdf

图 1．杜仲基因组特征

图 2．杜仲进化及比较基因组分析

图3. 杜仲和橡胶树橡胶生物合成异同