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楠木(Phoebe zhennan)隸屬于樟科楠屬，是我國(guó)特有的珍稀瀕危木材樹種，其木材香氣馥郁、耐腐性強(qiáng)、紋理華美，木紋中蘊(yùn)含獨(dú)特“金絲”，是名貴木材“金絲楠木”的主要來(lái)源。然而，遺傳資源的匱乏長(zhǎng)期制約著楠木的合理利用和有效保護(hù)，也阻礙了對(duì)該物種優(yōu)質(zhì)木材特性生物學(xué)基礎(chǔ)的深入研究。

近期，中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園(以下簡(jiǎn)稱“版納植物園”)綜合保護(hù)中心科研人員以四川峨眉山地區(qū)野生楠木個(gè)體為研究對(duì)象，完成了該物種的全基因組測(cè)序與組裝，繪制了楠木首個(gè)染色體水平的高質(zhì)量基因組圖譜，其中包含12條染色體，基因組大小為979.28 Mb(Scaffold N50: 87.69 Mb)，共注釋了26262個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因。全基因組復(fù)制(Whole-genome duplication,WGD)分析表明，楠木經(jīng)歷了兩次WGD事件：較古老事件為木蘭目和樟目植物共享，較近期事件為樟科和蠟梅科植物共享。系統(tǒng)發(fā)育分析顯示，木蘭類植物(與金粟蘭目共同)形成單子葉植物的姐妹支系。研究共鑒定了197個(gè)MYB基因家族成員，并進(jìn)一步篩選出44個(gè)可能與苯丙烷類木質(zhì)素生物合成相關(guān)的MYB基因，其中28個(gè)為正調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子，16個(gè)為負(fù)調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子?；虮磉_(dá)分析顯示，PzMYB6在形成層中高表達(dá)，提示該基因可能在楠木木質(zhì)素生物合成途徑中起關(guān)鍵調(diào)控作用。楠木染色體水平基因組圖譜為樟科楠屬植物的基因組進(jìn)化提供了新見解，也為該珍稀瀕危木材樹種的合理利用和有效保護(hù)提供了重要的遺傳資源。

相關(guān)研究成果以“The Genome of Phoebe zhennan (Lauraceae) and Comparative Genomics of Phoebe”為題，發(fā)表在保護(hù)生物學(xué)國(guó)際期刊Integrative Conservation上。版納植物園碩士研究生毛雅萌為論文第一作者，李朗副研究員和李捷研究員為論文共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和版納植物園“十四五”項(xiàng)目的資助。

圖1  楠木(Phoebe zhennan)及其基因組圖譜概況。(A)楠木野生個(gè)體;(B)楠木基因組環(huán)形圖;(C)楠木基因組中染色體互作強(qiáng)度的Hi?C熱圖。

圖2 楠木苯丙烷類木質(zhì)素生物合成相關(guān)MYB基因分析。(A)基于擬南芥、毛果楊和楠木MYB基因家族序列數(shù)據(jù)構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹;(B)楠木不同組織中，木質(zhì)素生物合成相關(guān)MYB轉(zhuǎn)錄因子及酶編碼基因的表達(dá)水平;(C)苯丙烷類木質(zhì)素生物合成途徑(修改自Xiao et al.,2021);(D)楠木木質(zhì)素生物合成相關(guān)MYB轉(zhuǎn)錄因子的染色體定位，大多數(shù)基因以串聯(lián)重復(fù)的形式存在。