CGM 第196期：罂粟属基因组与吗啡喃生物合成演化
复杂代谢通路怎样在不同物种中逐步形成？报告通过三个罂粟属物种的基因组和祖先状态重建，研究相关基因簇的变化，讨论吗啡喃等物质合成通路的补丁式演化。
杨晓飞
男，博士，副教授，博士生导师。2016年毕业于西安电子科技大学计算机学院，计算机应用技术专业，师从高琳教授。2017年至今在西安交通大学电信学部工作，研究方向为基因组学和生物信息学。2018年10月至2019年10月以国家公派访问学者的身份赴美国杰克逊实验室进行为期一年的访问学习。主持国家自然科学基金面上项目、青年科学基金项目、国家科技重大专项（子课题负责人）等，共发表学术论文20余篇（第一或通讯作者共11篇），包括Science, Nature Communications, Genome Biology, Briefings in Bioinformatics, Bioinformatics等期刊。
罂粟属植物是非常重要的药用植物，其合成的那可丁、吗啡喃类物质等代谢产物具有显著的止疼、止咳及抗癌功效，在临床医疗中广泛使用。2018年，西安交通大学信息与生物医学交叉团队首席科学家叶凯教授带领的中英联合研究团队在国际上首次公布鸦片罂粟全基因组序列，并发现了那可丁及吗啡喃类物质合成超级基因簇。
为了进一步探索该基因簇的演化机制，本课题选择了那可丁及吗啡喃类物质产量各不相同的虞美人、渥美罂粟和鸦片罂粟三个罂粟属物种，并综合利用二代和三代测序及组装技术，完成了虞美人及渥美罂粟高质量基因组，提高了鸦片罂粟基因组组装质量。针对罂粟属多物种不同加倍次数的复杂进化场景，从头设计祖先基因组推断算法、通路演化模型推断策略等基因组深度挖掘及分析计算方法，成功构建了三个物种多个演化时间点的祖先基因组状态，阐明了三个物种演化历史，揭示了那可丁及吗啡喃类物质合成通路的补丁式（patchwork）跳跃演化奥秘。
参考文献
- Xiaofei Yang, Shenghan Gao, Li Guo, Bo Wang, Yanyan Jia, Jian Zhou, Yizhuo Che, Peng Jia, Jiadong Lin, Tun Xu, Jianyong Sun, Kai Ye. Three chromosome-scale Papaver genomes reveal punctuated patchwork evolution of the morphinan and noscapine biosynthesis pathway. Nature communications. 2021;12(1):6030. DOI: 10.1038/s41467-021-26330-8
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