在保障国家木材松脂供给安全和乡村振兴的征程中，马尾松作为我国南方最重要的速生用材和经济树种，其材脂产量和质量的提升一直是科学家关注的焦点。然而，马尾松基因组庞大、结构复杂且富含高度重复序列，导致马尾松经济性状形成的遗传密码一直未被破解。

　　图1马尾松基因组组装与特征分析

　　通过比较基因组学分析，研究团队发现马尾松在进化过程中抗逆调控及植物-病原互作相关基因家族发生显著扩张(图2)。尤为重要的是，研究首次揭示了马尾松基因组中广泛存在的长内含子特殊结构——这些结构的形成与LTR逆转录转座子近期的爆发式增殖存在显著关联。该突破性发现不仅阐明了针叶树超大基因组的形成机制，更为解析裸子植物适应性进化提供了新视角。

　　图2马尾松抗性基因特异扩张

　　研究团队为破解高产脂遗传密码，率先构建多组学整合分析体系，通过整合群体转录组、代谢组及表型数据，系统解析了松脂合成调控网络。研究发现，松脂萜烯合成通路关键基因CYP450和TPS家族呈现显著的组织特异性高表达模式(图3)，其时空表达动态受导管细胞、薄壁细胞等多类型细胞协同调控。通过自主研发的多组学算法，研究人员首次构建了包含PmMYB4、PmbZIP2等关键转录因子的分子调控网络，揭示这些调控枢纽通过结合TPS及CYP450基因启动子形成级联调控通路。分子遗传实验证实，通过表达上述调控元件可显著上调松脂合成关键限速酶活性，直接激活松脂合成代谢通量(图4)。

　　图3马尾松树脂萜烯生物合成途径及TPS家族系统发育与保守基序

　　图4CYP450与TPS基因共表达模块的互作分析

　　研究还发现，马尾松通过分散重复基因的适应性进化及水平基因转移事件，获得了独特的抗逆能力。特别在产脂相关基因簇中检测到强烈正选择信号，这为解析其“高产稳产”特性提供了进化生物学依据(图5)。该项研究不仅填补了松属树种精细基因组图谱的空白，更为实现马尾松分子设计育种、构建高产脂种质资源库提供了关键靶点。

　　图5马尾松产脂相关基因的RNA原位杂交定位与组织特异性杂交信号

　　广西林科院陈虎正高级工程师、北京林业大学秦兴虎副教授、广西林科院陈颖豪博士为论文共同第一作者，北京林业大学生物学院谢剑波教授、广西林科院杨章旗教授级高级工程师为通讯作者。研究工作得到广西科技基地和人才专项、八桂学者专项、国家重点研发计划、八桂青年学者专项、国家自然科学基金等项目的联合资助。