CGM第550期:落新妇基因组并揭示新颖萜类合成酶及其进化起源
从落新妇的染色体级基因组出发,了解药用植物基因组如何支持萜类合成途径与演化研究,并辨别基因组资源建设和未来天然产物开发之间的证据边界。
陈芳芳
武汉大学药学相关研究团队 · 博士研究生
武汉大学药学博士研究生,导师为鲁丽研究员,研究方向为植物天然产物的合成途径解析。致力于从植物基因组资源中挖掘活性分子合成基因,利用合成生物学在微生物底盘生产植物来源活性分子。以第一作者或共同作者在Nature Communications, Plant Biotechnology Journal等国际期刊发表论文3篇。
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在 Bilibili 打开完整回放 ↗落新妇(Astilbe chinensis)是虎耳草科的一种多年生观赏植物,因其花色绚烂多样而备受园艺界青睐。此外,它还富含多种次生代谢产物,具备良好的药用潜力。该物种所属的虎耳草科作为植物进化中的关键类群,然而其基因组资源却十分匮乏。因此,对落新妇进行全基因组测序,不仅为探讨植物进化提供了新见解,也贡献了新颖的基因组数据资源。该研究采用Nanopore长读长、Illumina短读长与Hi-C技术相结合的策略,成功组装出大小为335.3 Mb、包含7条染色体的高质量染色体级别落新妇基因组。比较基因组学分析表明,落新妇仅经历了被子植物共有的γ全基因组三倍化事件,而未发生近期的独立基因组加倍。
本研究表明,即使在研究基础薄弱、关注度较低的植物中,仍可系统发掘出大量有价值的基因资源,反映出植物天然产物生物合成途径中仍存在广阔的未探索空间。植物具有高度的分化性与代谢多样性,随着基因组数据的持续积累,结合合成生物学方法对植物基因资源进行系统性挖掘,不仅有助于深化基因组功能解析,也为开发高价值天然产物提供了新的研究路径。
参考文献
- Fangfang Chen, Yan Yao, Hangzhi Zhu, Jie Hu, Aohan Geng, Zhenni Xu, Xueting Fang, Weijia Cheng, Yao Zhi, Yonghong Zhang, Zixin Deng, Tiangang Liu, Li Lu. A chromosome-level genome of Astilbe chinensis unveils the evolution of a terpene biosynthetic gene cluster. Nature Communications. 2025;16(1):9869. DOI: 10.1038/s41467-025-64842-9
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