植物基因组重大突破——BioRxiv发布世界首个红豆杉参考基因组揭示紫杉醇生物合成的遗传基础(组图)

时间: 2021/05/06   作者:李炎林      来源:园艺学院   编辑:新闻中心   点击:

本网讯(园艺学院 李炎林4月30日,我校和中国农业科学院农业基因组研究所单位共同在预印平台bioRxiv在线发表题为“The Taxus genome provides insights into paclitaxel biosynthesis”的研究论文。该论文最早于2020年11月26日递交,目前为第二次修改版本。

 

紫杉醇是世界知名的抗癌药物,被广泛用于多种癌症的临床治疗。其生产原料主要来源于植物中的“大熊猫”——红豆杉。红豆杉在我国被定为一级珍稀濒危保护植物,还被全世界42个有红豆杉的国家称为“国宝”。

湖南农业大学园艺学院研究团队联合中国农科院基因组所研究团队通过对南方红豆杉(Taxuschinensis var. mairei)单倍型胚乳材料全基因组测序,成功组装了染色体级别的高质量参考基因组。南方红豆杉基因组大小为10.23 Gb,Contig N50为2.44 Mb,其中9.86 Gb的组装数据被挂载到了红豆杉基因组12条染色体上。研究显示该红豆杉基因组经历了一次古代的全基因复制事件,并且其基因组中的重复序列经历了长期而连续的插入过程。在漫长的进化过程中,红豆杉不仅形成了独特的Gypsy和Copia转座子家族,而且进化出独有的紫杉醇生物合成相关基因家族。该研究系统分析了紫杉醇合成相关基因的基因组定位与协同表达调控,绘制了多个相关基因家族的基因组位置图谱,特别揭示了细胞色素P450家族的基因组分布和调控规律。研究首次发现了紫杉醇合成基因在红豆杉9号染色体上的聚集分布现象,并在其中鉴定了首个紫杉醇生物合成基因簇,由六个基因串联组成,主要负责催化紫杉醇生物合成的前两步。

 

该研究是红豆杉和紫杉醇研究领域的一个重大突破,将深化人类对于紫杉醇生物合成途径及其遗传基础的理解,有助于解答裸子植物基因组进化领域的关键科学问题。研究所筛选鉴定的候选基因为紫杉醇合成生物学研究提供了丰富的遗传资源和靶标,将加快紫杉醇异源合成底盘的设计和开发,并有力推动我国紫杉醇生物合成与调控研究以及产业的进一步发展。

作者信息:

湖南农业大学园艺学院熊兴耀教授、中国农业科学院农业基因组研究所苟君波博士后、廖庆刚助研和湖南农业大学园艺学院李炎林副教授为该论文的共同第一作者。中国农业科学院农业基因组研究所的闫建斌研究员和黄三文研究员为该论文的共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划(2018YFA0903200, 2018YFA0901800)、中央级公益性科研院所基本科研业务专项(Y2020XK23)、中国西南地区极小种群野生植物调查与种质保存(2017FY100100)湖南省教育厅科学研究基金(2016XYX001)湖南农业大学“双一流”建设 (SYL201802026)湖南省教育厅项目 (18B124)国家自然科学基金 (32000236)的资助。

论文链接:https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.04.29.441981v1

(审稿人:余婷婷)

点击下载文件:
扫一扫在手机打开

最新文章

热门文章