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杜仲将形成五大绿色产业集群

来源:科技日报 作者:胡利娟 2017年12月12日
[导读]  围绕杜仲橡胶、医药保健、食品、功能饲料和生态建设等五大主导产业,未来将有可能形成以杜仲为基础工业原料的、具有我国自主知识产权、直接产值数千亿元、间接关联产业产值数万亿元的战略性庞大绿色产业集群。当前,我国在杜仲定向育种、栽培模式以及杜仲橡胶提取技术、杜仲橡胶及相关产品研发等方面取得革命性创新。特别是定向育种和栽培模式及其系列技术的重大创新,为现代杜仲产业发展奠定了坚实基础。

 1212日,记者从中国林业科学研究院经济林研究开发中心获悉,由该中心杜红岩团队、乌云塔娜团队联合中国热带农业科学院橡胶研究所李德军团队及山东贝隆杜仲生物工程有限公司高瑞文团队,历时五年的努力,共同合作完成了杜仲基因测序项目成果,并以“The hardy rubber tree genome provides insights into the evolution of polyisoprene biosynthesis”为题,在国际知名学术期刊Molecular Plant(分子植物)上在线发表。其使我国成为世界上首个完成杜仲基因测序的国家。

     作为我国特有的、除三叶橡胶外世界上具有巨大开发前景的优质天然橡胶树种和名贵药用树种,杜仲属于国家二级保护野生植物。尤其是杜仲橡胶资源,是我国十分重要的国家战略储备资源,其具有透雷达波、储能、吸能、换能、减震、形状记忆等多种特性和功能,广泛应用于国防军事、航空航天、交通(汽车轮胎、高铁制造)、通讯、运动医学等重大国计民生战略领域。站在国家安全和发展战略资源的高度,发展杜仲橡胶产业不仅是切实解决我国天然橡胶资源匮乏的有效途径,也是保障我国橡胶工业健康发展的有力措施。

此外,杜仲还富含活性物质,具有很高的食用和药用价值,在降血脂、降血压、防辐射和防癌变、抗衰老、预防心脑血管疾病等多方面具有显著功效;作为健康饲料的重要原料,既能够显著提高肉质,还可以大幅度减少抗生素的应用,实现无抗养殖,为我国肉食安全做出贡献。

然而,传统的林木遗传育种方法,难以突破杜仲硬橡胶形成机制和高效合成机理、抗虫和广泛适应的分子基础和分子机理,以及杜仲橡胶或药用成分含量和产量,同时,还制约着杜仲产业快速健康发展的关键技术瓶颈难以突破。

此,20127月,中国林业科学研究院经济林研究开发中心率先启动了杜仲全基因组测序和精细图绘制项目。由于杜仲的栽培历史悠久,杂合度高,基因组大,重复序列比例高,为极其复杂的植物基因组。经过5年多的共同努力,克服了组装拼接技术难题,并在杜仲全基因组测序和精细图绘制方面取得了突破性研究成果。

该项目成果研究发现,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1.29亿年前,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。杜仲的环境适应机制可归因于逆境反应或次生代谢产物相关基因的显著扩张/高表达。与橡胶树一致,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,但与橡胶树SRPPREF基因同时参与顺式橡胶合成不同的是,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,产生了具有反式长链橡胶合成功能的IIFPS基因。此外,杜仲和橡胶树SRPP/REFFPS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。

“这是目前为止第一个完成全基因组测序的木本药用植物,也是唯一的硬性橡胶植物全基因组。”杜红岩透露,该研究成果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胶生物合成机制,对杜仲生物学研究、定向育种、高效栽培及产业链形成具有重要意义。

杜红岩指出,围绕杜仲橡胶、医药保健、食品、功能饲料和生态建设等五大主导产业,未来将有可能形成以杜仲为基础工业原料的、具有我国自主知识产权、直接产值数千亿元、间接关联产业产值数万亿元的战略性庞大绿色产业集群。当前我国在杜仲定向育种、栽培模式以及杜仲橡胶提取技术、杜仲橡胶及相关产品研发等方面取得革命性创新。特别是定向育种和栽培模式及其系列技术的重大创新,为现代杜仲产业发展奠定了坚实基础。

 

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