【南林新闻中心讯】近日，我校联合国内外科研团队，历时八年协同攻关，成功绘制并发表了染色体级高质量的杉木参考基因组研究成果，系统解析这一战略性树种在数千年人工栽培历史下的遗传演化规律，为相关研究提供重要的基础理论支撑。我校郝兆东副教授、南京大学王龙教授以及福建省林业科学研究院郑仁华教授级高工为研究论文的共同第一作者；我校陈金慧教授、施季森教授和南京大学杨四海教授、王龙教授为共同通讯作者。该项研究得到了“十四五”国家重点研发计划项目、福建省种业创新与产业化工程项目、国家自然科学基金面上项目、江苏高校优势学科建设工程资助项目等项目的联合资助。
杉木作为我国人工林“顶梁柱”，种植面积占全国人工林总面积17.33%，蓄积量占比超22%，是名副其实的“绿色黄金”。根据考古和史料记载，杉木最早利用历史可最追溯到约5000年前的古越人，而人工栽培起源时间可追溯至战国晚期（约公元前239年）。然而，千年人工栽培利用是否导致遗传多样性流失？现代育种是否存在“谱系锁定”风险？这些关乎产业可持续发展的核心命题，长期缺乏基因组层面的科学解答。
研究团队利用攻克巨型基因组组装世界难题，获得杉木染色体级基因组序列。通过对涵盖我国杉木主要分布区的87份种源材料和15份古杉材料的群体基因组学研究，发现数千年的人工栽培和利用历史导致现存杉木材料并非按照地理种源进行聚类。由此研究团队提出假设：基于本研究所涉及的研究材料，现存杉木可能来自人工林，而非天然林。
进一步研究发现杉木三大系统发育群具有明显的人工介导扩散格局：谱系Ⅰ沿长江流域分布，谱系Ⅱ集中于武夷-南岭山脉（杉木主产区和优质种源核心区），谱系Ⅲ沿客家回迁秦岭路线分布。值得注意的是，三个系统发育谱系在武夷山地区存在空间上的重叠，暗示该地区可能是历史上杉木种质材料交换和跨区域交流的核心地区。这一发现从分子层面实证了我国自宋代以来的“大造林”运动对森林遗传结构的重塑作用。
研究同时发出重要预警：对90个杉木第3代种子园的选优子代及13个生产用优良无性系的群体分析表明，现代育种存在显著的向谱系Ⅱ（武夷-南岭）集中的“偏好性”，而几乎包揽了所有古树的谱系I在现代高世代改良群体中的遗传贡献率却极低。杉木早期育种重生长、轻抗逆的遗传资源非均衡性利用模式若长期持续，将可能加剧杉木人工林遗传脆弱性风险发生。
图：杉木群体遗传结构分析
我校林木细胞工程团队围绕重要林木用材树种杉木、杂交鹅掌楸和生态树种白刺等开展研究，建立了基于体胚发生体系的快速繁育和基因编辑体系，并实现了林业良种的产业化推广应用，在我国南方公益储备林建设和三北生态防护林建设中发挥了重要作用。团队始终牢记自上世纪50年代起四代科研人员接续奋斗，建立起完整的杉木遗传改良体系。基因组的解码将持续深化基础研究，服务国家种业振兴战略，为筑牢生态安全屏障、保障战略资源供给贡献更多“南林智慧”。