近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所農(nóng)業(yè)生物轉(zhuǎn)錄組與代謝組學(xué)團(tuán)隊(duì)成功解碼珍稀抗癌植物紅豆杉高質(zhì)量基因組，揭示天然抗癌藥物紫杉醇生物合成的遺傳基礎(chǔ)。
該研究對(duì)于指導(dǎo)紅豆杉遺傳育種和種質(zhì)資源的高效利用具有重要意義，并為我國(guó)的紫杉醇合成生物學(xué)生物制造提供生物數(shù)據(jù)保障，為下一步開發(fā)綠色環(huán)保、可持續(xù)生產(chǎn)的紫杉醇生物合成策略提供關(guān)鍵基礎(chǔ)。
據(jù)介紹，紅豆杉作為“植物大熊貓”，在我國(guó)被定為一級(jí)珍稀瀕危保護(hù)植物，而由紅豆杉產(chǎn)生的二萜類化合物紫杉醇則作為已知療效最好的植物源明星抗腫瘤藥物，被廣泛應(yīng)用于多種癌癥的臨床治療。但自紫杉醇被發(fā)現(xiàn)至今，紅豆杉如何合成紫杉醇這一關(guān)鍵問(wèn)題還未被完全解析。
通過(guò)對(duì)南方紅豆杉單倍型胚乳材料全基因組測(cè)序，研究人員成功組裝了染色體級(jí)別的高質(zhì)量參考基因組。
研究顯示，一是南方紅豆杉基因組經(jīng)歷了一次古代的全基因組復(fù)制事件，并在其基因組中的重復(fù)序列經(jīng)歷了長(zhǎng)期而連續(xù)的插入過(guò)程，這解釋了紅豆杉在進(jìn)化過(guò)程中基因組變大的原因；二是紅豆杉在進(jìn)化過(guò)程中，形成了獨(dú)有的Gypsy、Copia轉(zhuǎn)座子家族以及紫杉醇生物合成相關(guān)基因家族，這是紅豆杉遺傳獨(dú)特性的一種體現(xiàn)；三是通過(guò)系統(tǒng)分析紫杉醇合成相關(guān)基因的基因組定位與協(xié)同表達(dá)調(diào)控以及繪制多個(gè)相關(guān)基因家族的基因組位置圖譜，發(fā)現(xiàn)其合成相關(guān)基因在南方紅豆杉染色體上存在聚集分布和受植物激素茉莉素協(xié)同調(diào)控的趨勢(shì)；四是通過(guò)鑒定首個(gè)紫杉醇生物合成基因簇，證明紅豆杉的紫杉醇生物合成存在基因簇組織和調(diào)控模式。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然植物（Nature Plants）》上。該研究得到合成生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的資助。
編輯：雷宇翔
