湿地松原产美国东南部，在我国引种栽培已经100多年，是我国南方重要的速生用材树种和绿色化工原料松脂生产树种，也是优良的松材线虫病抗性树种。我国现有湿地松面积2200多万亩，仅初级原料松脂产值达20亿元以上，木材和生态价值巨大。鉴于湿地松巨大的社会经济价值，全球对其开展了近百年的遗传育种工作，然而松类植物巨大保守的基因组和漫长的生命周期严重阻碍了育种效率。

2月14日，中国林科院亚林所（国家林业和草原局国外松培育工程技术研究中心）等单位联合在国际著名学术期刊PLoS Genetics在线发表了题为“A transcriptome-based association study of growth, wood quality, and oleoresin traits in a slash pine breeding population（基于转录组的湿地松育种群体生长、材性和松脂性状的关联研究）”的论文。

该研究首次针对我国湿地松基础育种群体开展了主要经济性状的大规模转录组测序，成功组装了群体中240株代表性单株的基因组Unigenes，开发了53,229个高质量单核苷酸多态性(SNPs)分子标记，并首次基于群体的遗传结构进行了全基因组关联研究(GWAS)、全转录组关联研究(TWAS)和加权基因共表达网络分析(WGCNA)。研究揭示了育种群体较低的近交率，筛选了32个与生长和松脂性状显著相关的SNPs，为早期遗传选择奠定了基础。该研究突破了裸子植物巨大基因组遗传研究瓶颈，有望推动松树育种进入全基因组选择时代，对提高湿地松良种的选育效率、保障我国木材安全和绿色化工原料松脂安全具有重要意义。

21世纪初期随着基因组时代的到来，分子生物学特别是全基因组选择育种成为加快育种研究的重要手段，然而松树巨大基因组依然是新技术应用的障碍，GWAS技术也仅仅应用于自然群体直接来源的遗传资源而不用于改良的育种群体。本研究以我国湿地松第一轮遗传选择育种的基础群体为研究对象，通过较大规模的转录组测序，解析了群体的遗传结构，证实湿地松基础育种群体具有较低的近交系数，个体间遗传距离适中，基于生长和松脂性状的连锁不平衡效应显著，关联分析获得大量显著相关的基因，突破了松树分子育种研究的瓶颈。

该研究得到国家自然科学基金、中国林科院基本科研业务费专项资金、浙江省重点林木育种等项目支持，论文通讯作者为中国林科院亚林所（国家林草局国外松中心）栾启福副研究员，第一作者、第二作者分别为中国林科院亚林所博士研究生丁显印、助理研究员刁姝，国家林草局国外松中心主任姜景民研究员、国外松中心外聘专家吴夏明教授参与实验设计和论文修改。

中国林科院亚林所国外松育种具有50多年历史，构建了较完整的轮回育种体系。近年来基于丰富的育种群体资源，研发了一系列生长、材性评价技术，获得大量表型数据，筛选建立240株代表性单株育种群体；建立了以转录组为基础的分子育种体系，逐步解析松脂等基因家族信息。通过三代和二代转录组测序，每个单株组装了平均长度1960万个碱基的表达基因组（包含25.9万个完整的基因片段Unigene），检测发现每个基因片段平均包含2.87个SNPs分子标记，进一步的基因组和表达组的分析关联了大量生长、松脂性状基因及其核心基因，基因对表型的贡献达到10~20%，这一研究为高效准确的湿地松早期分子遗传选择奠定了基础。随着油松、火炬松等松树基因组参考序列的日益完善，基于湿地松高质量转录组及松树基因组数据必将实现湿地松等松树从传统育种向基因组育种的跨越，开启松树精细育种时代，为分子设计速生优质、抗性强的松树新品种提供了物质基础。（栾启福/亚林所）

相关论文链接：

https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1010017

https://doi.org/10.3390/f13020283

https://doi.org/10.3390/f10110942