摘要

杜仲是第四纪冰川留下来的古老树种，也是我国特有的名贵中药材和全世界唯一的硬性橡胶树种，是除三叶橡胶外最具开发潜力的天然橡胶资源和国家战略储备资源。为全面解析杜仲基因组结构、挖掘重要功能基因、探索杜仲起源和进化、揭示杜仲遗传密码等，本研究采用全基因组鸟枪法，结合第二代测序技术与第三代测序技术，完成了杜仲全基因组测序工作，绘制了杜仲基因组精细图。研究结果表明：杜仲基因组大小为1.02G左右，杂合度高达1.1%，重复序列超过66%，表现出基因组大、杂合度高、重复序列多等复杂植物基因组特征；通过第二代测序技术和第三代测序技术的结合，采用混合组装的策略，克服了杜仲基因组的高度复杂性，使Scaffold N50超出900Kb，突破了高度复杂基因组Scaffold组装过短的瓶颈；解析了杜仲重要功能基因，注释得到2.6万多条功能基因和3000多条非编码RNA；发现了70个杜仲橡胶合成相关基因，鉴定出杜仲橡胶高效积累的关键基因TIDS5，确定了杜仲橡胶高效合成的上游调控途径为MVA，确定了杜仲橡胶合成关键时期；鉴定了重要活性成分绿原酸合成相关基因42条，槲皮素和山奈酚合成相关基因11条，α-亚麻酸合成相关基因6条。在杜仲基因组中发现了大量的逆境胁迫相关基因，其中耐热基因8种59条、抗寒基因16种211条、抗旱基因23种222条、抗盐碱基因61种、抗虫基因9种239条、抗病基因44种281条，揭示了杜仲对不同环境广泛适应的分子基础；发现了性别决定相关基因，有助于探讨杜仲雌雄异株性别决定模式等。通过对杜仲全基因组序列信息的全面解读，将为杜仲橡胶高效合成、药用成分高效积累机理、提高杜仲抗逆性、破解杜仲性别决定模式、研究杜仲的起源和进化等提供重要的理论依据，对突破高产杜仲橡胶和现代中药育种技术、科学指导新型杜仲橡胶资源培育都具有十分重要的里程碑意义。

关键词：杜仲；杜仲橡胶；基因组测序；精细图；功能基因