我国林木遗传育种领域取得历史性突破。南京林业大学联合国内外科研团队，在国际权威学术期刊《自然·通讯》在线发表杉木基因组研究成果，成功绘制国际首个染色体级高质量杉木参考基因组，系统解析这一战略树种在数千年人工栽培历史下的遗传演化规律，为科技赋能林业高质量发展、保障国家木材安全提供了原创性理论支撑。

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”。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。

研究团队历时八年攻关，利用“三代测序+Hi-C染色质构象捕获”集成技术体系，攻克巨型基因组组装世界难题，获得总长达11.5Gb、ContigN50达15Mb的染色体级图谱，注释获得5万余个高置信度蛋白编码基因，标志着我国杉木基因组学研究迈入“全染色体解析时代”。

研究发现，杉木演化没有经历被子植物常见的全基因组复制事件，其适应性进化主要源于LTR逆转录转座子在距今300～500万年前的爆发性插入，这种“精准扩张”模式可能反应了其在狭窄进化窗口内的独特进化压力。尤为重要的是，研究首次揭示串联与近端基因复制是驱动杉木环境适应的“加速器”，相关基因正选择的信号强度显著高于其他复制类型，为解析林木响应气候变化的分子机制提供了全新视角。

通过对涵盖我国杉木主要分布区的87份种源材料和包含1176年南宋理学家朱熹手植的15份古杉材料进行全基因组重测序，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。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，承载千年栽培历史记忆；谱系Ⅱ集中于武夷-南岭山脉，是当前公认的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，记录人类文明交流与植物传播的共生历史。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。

图1.杉木群体遗传结构分析

图2.三个杉木系统发育群的空间格局分布

研究同时发出重要预警：对90个第三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”，而蕴含具有独特古老的抗逆性等位基因的谱系Ⅰ的遗传潜力没有得到充分发挥。这种前期偏重于生长量改良的选择，忽视抗逆性遗传资源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3.现代杉木育种材料的群体遗传结构分析

据项目负责人介绍，团队始终牢记“把论文写在祖国大地上”的使命担当，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。“此次基因组解码不是终点，而是新征程的起点。”团队表示，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”。这项研究的发表，标志着我国在重要针叶树种基因组学研究领域跻身世界前列，为践行“绿水青山就是金山银山”理念、推动林业高质量发展提供了强有力的科技引擎。

我院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。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。我院郝兆东副教授、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该论文的共同第一作者；我院陈金慧教授、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。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-73756-z

（文、图/郝兆东    审核/陈金慧）