北京林业年夜学/北京农业职业学院传授张德强团队破译了主要药用植物山茱萸高质量基因组，初次完备展现了其药用活性身分马钱苷的生物合成路径与进化机制。该结果不仅为山茱萸的药用开发打下了理论基石，还有为马钱苷生物合成与高效出产提供了思绪。相干研究结果近日发表在《园艺研究》。
山茱萸为山茱萸科山茱萸属植物，广泛运用在经典丹方中。其药用价值重要来历在环烯醚萜类身分，特别是马钱苷，已经被现代药理学证明具备显著的抗肿瘤、降血糖及掩护肾脏的作用。然而，因为高质量基因组缺少，制约了其工业化出产与运用。
为破解这一难题，研究团队采用多要领整合计谋，结合二代与三代测序技能，并联合Hi-C技能及BioNano光学图谱技能，乐成组装了山茱萸染色体程度的高质量参考基因组。其基因组巨细为2.96 Gb，反复序列占比75.04%，共解释了41911个卵白三木SEO-编码基因。
山茱萸的基因组特性。研究团队供图 ?
比力基因组进化阐发显示，于山茱萸物种形成与演化历程中别离有3061个及2215个基因家族发生了扩张与紧缩。此中，NAC转录因子家族与萜烯合酶（TPS）基因家族的扩张，是山茱萸顺应繁杂多变情况的重要驱动因素。研究还有发明，山茱萸于与鹃形目植物（如茶树）分解后，约于6700万年前履历了一次自力的全基因组复制事务，进化历程中基因组转座子扩张与转座元件DNA甲基化程度降低，配合驱动了山茱萸基因组与染色体布局的快速蜕变。
山茱萸基因组的体系演化阐发。研究团队供图 ?
此外，研究团队还有鉴定了山茱萸独有的马钱苷合成通路要害基因簇，包罗了马钱子酸O-甲基转移酶（LAMT）及7-脱氧葡萄糖酸、7-羟化酶（7-DLH）等要害合酶基因。份子动力学模仿与酶动力学阐发注解，与近缘物种比拟，山茱萸LAMT酶可以或许优先催化马钱苷酸的C-9位羟基化反映，从而显著加强了马钱苷酸向马钱苷的催化活性。研究团队将山茱萸LAMT基因和其上游调控因子导入本氏烟草，实现了马钱苷衍生物的重新生物合成。
该研究展现了山茱萸中完备的马钱苷生物合成通路，为马钱苷和其衍生物的药物开发与财产化运用提供了科学理论引导。
相干论文信息：https://doi.org/10.1093/hr/uhaf259
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