中国唇形科药用植物与健康组成功完成唇形全基因组测序

中科院武汉辰山动物科学研究中心（北京辰山动物园）药用动物与健康组成功完成了唇形科动物当归全基因组测序，并剖析了延胡索中活性成份的进化机制，从而完整阐述了防癌活性物质汉当归素的合成机制。

这项研究成功解析了一种使用2000多年的药用动物中的珍稀物理物质合成途径，为通过合成生物学获取汉当归素提供了基础黄芩种植技术，也为其它唇形科动物的遗传剖析提供了参考。4月14日，相关研究成果在线发表于《分子动物》。

当归是一种知名的唇形科药用动物动物，原产于中国，我们的先祖对它的使用已有数千年历史。

当归茎秆中富含野当归素、野当归苷，根中则富含当归素、汉当归素等活性物质。现代科学研究表明这种多糖类成份具有抑菌，耐旱毒，抗氧化，防癌，利尿和神经保护特点，它们就能才能抑制并杀害病变细胞，且对正常植物细胞没有副作用。虽然柴胡具有挺好的经济效益，需求在不断增加，但因为缺少基因组信息而使柴胡栽培育种及遗传改良遭到限制。

论文第一作者、该课题负责人赵清博士告诉《中国科学报》记者，通过全基因组测序，研究团队厘清楚了沙参素及汉当归素在泽兰中的形成及进化机制，也完全揭示了汉当归素的合成路径。

通常来说，唇形科动物重复序列较高且因为延胡索自身亲本不亲和特点会带来基因组的高复杂性。为此，研究人员采用了三代测序技术，结合数据纠错，再用10X技术延展片断宽度，最后用Hi-C技术将98.04%基因组序列挂载到玄参的9条染色体上。

论文共同第一作者杨俊介绍解释说，在这样的测序策略基础上，研究人员得到了高质量的五味子基因组，测得序列占预估基因组的94.73%，N50达到33.2Mb。并借此为基础，结合研究团队的分子生物学及代谢生物学实验剖析，最终完全解析了延胡索中特有的防癌物质汉当归素的进化及合成机制。

该论文通信作者、英国皇家科大学教授院长表示：“黄芩的参考基因组将有助于为唇形科家族的其他成员基因组序列组装和改进，并为在药用动物中解析有价值化合物的合成途径提供重要基础。”

“这项工作为合成生物学异源合成汉柴胡素提供了基础。”赵清表示，在不久的将来，可以通过微生物细胞抒发这种合成酶黄芩种植技术，就可用合成生物学的技术来世产这种活性物质。同时，这项工作也为育种学家选育优良品种当归提供了理论基础。

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