近日，中國農業科學院深圳農業基因組研究所農業生物轉錄組與代謝組學團隊成功解碼珍稀抗癌植物紅豆杉高質量基因組，揭示天然抗癌藥物紫杉醇生物合成的遺傳基礎。該研究對于指導紅豆杉遺傳育種和種質資源的高效利用具有重要意義，并為我國的紫杉醇合成生物學生物制造提供生物數據保障，為下一步開發綠色環保、可持續生產的紫杉醇生物合成策略提供關鍵基礎。相關研究成果發表在《自然植物（Nature Plants）》上。
據閆建斌研究員介紹，紅豆杉作為“植物大熊貓”，在我國被定為一級珍稀瀕危保護植物;而由紅豆杉產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，被廣泛應用于多種癌癥的臨床治療。但自紫杉醇被發現至今，紅豆杉如何合成紫杉醇這一關鍵問題還未被完全解析。
研究人員通過對南方紅豆杉單倍型胚乳材料全基因組測序，成功組裝了染色體級別的高質量參考基因組。研究顯示，一是南方紅豆杉基因組經歷了一次古代的全基因組復制事件，并在其基因組中的重復序列經歷了長期而連續的插入過程，這解釋了紅豆杉在進化過程中基因組變大的原因；二是紅豆杉在進化過程中，形成了獨有的Gypsy、Copia轉座子家族以及紫杉醇生物合成相關基因家族，這是紅豆杉遺傳獨特性的一種體現；三是通過系統分析紫杉醇合成相關基因的基因組定位與協同表達調控以及繪制多個相關基因家族的基因組位置圖譜，發現其合成相關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同調控的趨勢；四是通過鑒定首個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控模式。
該研究得到合成生物學國家重點研發計劃的資助。（通訊員 陳月姜）
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41477-021-00963-5
