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作物所在梅片型陰香樹基因組研究方面取得新進(jìn)展
近日，作物所聯(lián)合水稻所、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)等單位在Industrial Crops and Products（中科院大類一區(qū)，IF=5.645）發(fā)表題為“Genome assembly provided new insights into the Cinnamomum burmanniievolution and D-borneol biosynthesis differences between chemotypes”的研究論文。作物所與華南農(nóng)大聯(lián)合培養(yǎng)研究生李方平為論文第一作者，作物所王繼華研究員、水稻所趙均良博士為共同通訊作者。作物所梅瑜博士、華南農(nóng)大聯(lián)培研究生黃詩霖等參與該研究。
天然右旋龍腦(俗稱天然冰片)是一種名貴珍稀藥材，同時也是重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、美容、香料等多個行業(yè)，具有極高的產(chǎn)業(yè)價值。梅片型陰香樹（簡稱梅片樹）是上世紀(jì)80年代在廣東梅州發(fā)現(xiàn)的一種富含天然冰片的陰香[Cinnamomum burmannii (Nees et T.Nees)]化學(xué)型，是提煉天然右旋龍腦的優(yōu)良原料。近年來，梅片樹在當(dāng)?shù)卮笠?guī)模種植，并促進(jìn)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。
本研究運(yùn)用最新的基因組學(xué)和生物信息學(xué)技術(shù)，首次組裝了梅片樹染色體級別的高質(zhì)量基因組。組裝完成的梅片樹基因組大小為1.15 GB，scaffold N50達(dá)到94.90Mb，注釋獲得了41549個蛋白質(zhì)編碼基因。通過比較基因組學(xué)分析，結(jié)合轉(zhuǎn)錄組、代謝組等多組學(xué)分析，闡明了陰香的在樟科植物中的進(jìn)化過程；鑒定了梅片樹中參與天然冰片合成的兩條關(guān)鍵分子途徑及相關(guān)的功能基因；揭示了其中的MEP途徑可能是陰香不同化學(xué)型之間天然冰片產(chǎn)量差異的關(guān)鍵決定因素。
本研究首次獲得了梅片樹的高質(zhì)量參考基因組圖譜，進(jìn)一步豐富了樟科植物基因組信息。同時，揭示了完整的梅片樹合成天然右旋龍腦的分子途徑和調(diào)控機(jī)制，為梅片樹資源的挖掘利用、分子育種以及天然右旋龍腦的合成生物學(xué)研究提供了高質(zhì)量的多組學(xué)數(shù)據(jù)和理論基礎(chǔ)。
梅片的基因組特征與天然冰片合成關(guān)鍵分子途徑
研究相關(guān)工作得到了廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高水平科學(xué)創(chuàng)新戰(zhàn)略建設(shè)項目、廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所所長基金“懸賞制”專項等的資助。
