CGM第597期：基因组视角下的杉木古代驯化连续体到现代育种改良

杉木（Cunninghamia lanceolata）是我国最重要的用材树种之一，其利用历史可追溯至约5000年前，人工栽培历史逾2000年。现今杉木人工林占全国乔木人工林面积的17.33%，蓄积量占22.30%，且杉木是我国首个进入第四代遗传改良育种循环的树种。然而长期以来，杉木缺乏高质量染色体级参考基因组，其历经数千年栽培利用对自然群体与育种群体遗传结构的影响亦尚不明确。

本研究选取杉木育种核心骨干材料‘6421’，整合PacBio HiFi与Hi-C测序技术，获得11.50 Gb的基因组组装序列，Contig N50为15 Mb，约99.04%的组装序列挂载至11条拟染色体上，注释获得50,609个高置信度基因。杉木基因组中重复序列占比高达79.27%，其中LTR反转录转座子在约3~5百万年前发生大规模爆发，是导致基因组急剧扩张的主因；同时，杉木未发生近期全基因组加倍，串联复制和近端复制等驱动了与环境适应性相关基因家族的显著扩张。通过对87份种源材料及15份古杉材料的重测序分析，揭示了杉木从天然林到人工林的“驯化连续体”过程，发现武夷山地区是种质交流的历史枢纽。更重要的是，杉木现存群体存在三大谱系结构，而当前高世代育种中存在的“谱系锁定”风险，育种资源过度集中于武夷-南岭类群，而包含所有古树材料的谱系群尚未被充分开发。

在育种实践中，杉木早期育种主要偏重于树高、胸径等生长量指标，虽然从第二代开始注重材性和生长的联合遗传改良，第三代引入种子结实性状，但更多的权重还是落在生长量上。这种重生长、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。目前，在第四代杉木遗传改良项目中，已经优化了权重指标体系，不再一味追求生长量和材性等指标的大幅度增长（事实上经过多代改良，相关指标的提升空间也受限），而是在保证生长量、材性等指标保持不变的前提下，提高抗逆性性状和指标权重来改善对不同谱系资源的均衡利用。