橡胶树（Hevea brasiliensis）是全球天然橡胶最主要来源的作物，目前橡胶树育种已经有百年历史，虽然产量已有显著提升，但由于现代栽培品种遗传背景狭窄、遗传多样性有限，进一步增产面临瓶颈。此外，以往发表的橡胶树基因组存在大量缺口、端粒和着丝粒区域未完全解析、单倍型信息缺失等问题，限制了对其橡胶生物合成机制和割胶响应遗传基础的深入理解。因此，构建一个高质量、单倍型分辨、端粒到端粒（T2T）无缺口的参考基因组，并结合多组学手段解析橡胶树在连续割胶过程中的分子响应机制，具有重要的理论意义与应用前景。

    2025年7月7日，中国热带农业科学院橡胶研究所科研团队在Nature Communications 杂志发表题为“The haplotype-resolved telomere-to-telomere genome and OMICS analyses reveal genetic responses to tapping in rubber tree”的研究论文。

    该研究以栽培品种CATAS 7-33–97为材料，利用PacBio HiFi、ONT ultra-long和Hi-C等高通量测序技术，成功构建了橡胶树首个单倍型分辨的T2T无缺口基因组。两个单倍型（hapA和hapB）各约1.56 Gb，contig N50均超过93 Mb，BUSCO完整性评估均高于98.8%，重复序列比例约84.6%，显示出极高的组装质量与完整性（图1）。研究首次完整注释了所有36条染色体的端粒和着丝粒区域，并鉴定出大量结构变异，尤其在8号染色体上发现一个32.71 Mb的大规模倒位（sv33M），该结构变异在野生型和栽培型中均存在，可能具有重要的进化与功能意义。

图1.CATAS 7-33-97 的表型和基因组特征

    T2T橡胶基因组能够对与橡胶生产相关的基因进行详细的进化研究。为了鉴定产胶相关基因的直系群，通过与八个近缘物种比较基因组学分析，发现栽培橡胶树在伤口响应、萜类合成、茉莉酸响应和脂代谢等相关基因家族显著扩张。特别是橡胶延伸因子（REF）和小橡胶颗粒蛋白（SRPP）基因家族在栽培种中明显扩增，且多数成簇分布，可能与橡胶产量提升密切相关。

图2. 橡胶生物合成相关基因的进化分析

    使用收集的CATAS 7-33-97转录组数据，鉴定了花（FL），愈伤组织（CA），初代胚胎（PE），子叶胚胎（CE），成熟胚胎（ME）和不同敲击（T1，T7，TN）的乳胶中差异表达的双等位基因。10,136个等位基因在所有这些样品中显示出特异性表达（图3A），其中9546个（94.18%）呈现“一致性ASE”，即在同一单倍型中持续高表达。在与橡胶生物合成相关的82个基因，有17个表现出一致的ASE模式，暗示等位基因表达不平衡可能影响橡胶合成效率。

图3.橡胶中的等位基因特异性表达 （ASE） 分析

    通过敲击树皮以收集乳格体中产生的乳胶来获得橡胶产量，当原始树开始采伐时，乳胶产量会逐渐增加，并在采伐 7-10 次后达到稳定水平。在这些连续的敲击（重复机械损伤）期间，橡胶生产能力得到增强。为了揭示这种现象下的机制，我们从第一次到第十次采伐的未采伐树木（8 年生）中收集了乳胶样品（T1-T10），以及采伐5年（13年龄）的树木的乳胶样品（TN）（图4A）。正如预期的那样，连续割胶7次（T7）后，胶乳干胶产量、橡胶合成活性（APC13C）显著上升，橡胶颗粒尺寸和蔗糖含量下降，表明代谢活性达到高峰。代谢组分析显示，甲羟戊酸（MVA）含量在T7和TN时显著上升，且与MVA途径基因表达高度正相关，尤其与mevalonate kinase 1（MVK1）表达极显著相关，提示MVA途径是橡胶生物合成中碳流的主要来源。

图4. 橡胶生物合成途径代谢物对连续割胶的响应

    外源JA处理可显著提高橡胶合成活性和干胶产量，尤其在割胶早期（T1–T7）效果显著。转录组分析发现，JA信号通路中的关键转录因子（如MYC2、ERF1B、JAZ8）在连续割胶中表达上调。进一步通过双荧光素酶报告系统和酵母单杂交实验证实，MYC2可直接结合MVK1启动子中的G-box元件并激活其转录，从而增强MVA通路的碳流向橡胶合成方向流动。

图5. 连续采胶过程中的代谢组和激素谱分析

    该研究不仅提供了橡胶树首个单倍型分辨的T2T参考基因组，为后续基因功能研究和分子育种提供了关键资源，还通过整合多组学数据，揭示了连续割胶通过JA信号通路—MYC2—MVK1调控轴增强橡胶生物合成的分子机制，为通过遗传手段提高橡胶树产量提供了重要理论依据和候选基因。