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云南农业大学利用高质量三七基因组解析三七素生物合成新途径
来源:科技处 时间:2021-02-04浏览次数:

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本站消息 近日,Plant Biotechnology Journal(IF=8.154)在线发表了云南农业大学西南中药材种植创新与利用国家地方联合工程研究中心杨生超教授研究团队和华中农业大学作物遗传改良重点实验室金双侠教授共同合作的题为“The chromosome-scale high quality genome assembly ofPanaxnotoginsengprovides insight into dencichine biosynthesis”的研究论文。该研究报道了三七染色体级高质量基因组及三七重要活性成分三七素潜在合成机制。研究团队结合Illumina、PacBio、Hi-C技术,采用多种组装策略最终获得染色体级三七基因组,大小2.41Gb,接近流式细胞预估结果(2.31Gb),基因组BUSCO评估为95.4 %。通过de novo预测,RNA-seq证据预测及同源比对预测共注释得到47,870个蛋白质编码基因,注释基因集BUSCO评估为94 %。重复注释分析表明三七基因组中88.2 %为重复序列,其中81.2 %为LTR转座子,而LTR Assembly Index评估结果为12.44。同先前已发表的三七基因组相比,该基因组组装及基因预测结果完整度最高且包含较少的冗余序列。

三七素(β-N-oxalyl-L-α, β-diaminopropionic acid, β-ODAP)是三七(Panaxnotoginseng)的止血活性成分,用于治疗外伤出血的多种云南白药传统药方。β-ODAP能够缩短凝血时间、促进血液凝固,还具有抗炎、降血糖和减轻糖尿病肾病损伤等药理活性。解析三七β-ODAP生物合成途径,对于了解三七品质形成机理有着重要意义。

该研究解析了三七品质重要成分三七素的生物合成途径。三七素是一种非蛋白氨基酸类物质,其主要分布于山黧豆属、人参属等植物中。先前研究表明,山黧豆中三七素经由β-(isoxazolin-5-on-2-yl)-L-alanine (BIA)合成。而在三七中未检测到BIA的前体物质异恶唑-5-酮,表明三七中三七素生物合成可能有别于山黧豆。该研究结合高质量基因组及转录组数据,提出了三七中潜在的三七素合成路径,并挖掘到合成通路关键酶家族3-phosphoserine aminotransferase、Class II PLP-dependent enzymes、ornithine cyclodeaminase、acyl activating enzyme 3及BAHD acyltransferase相关基因。这一发现为三七优良品种选育及三七素生物合成提供了分子基础。云南农业大学杨生超教授和华中农业大学金双侠教授和为本文通讯作者。此研究获得国家重点研发计划,国家自然科学基金委项目和云南省科学技术厅重大科技专项资助。


原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13558

作者:
编辑:潘伟荣


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