中国科学家Cell子刊发布名贵中药基因组草图

　　

生物通报道  来自吉林大学、中科院昆明动物研究所、云南农业大学等机构的研究人员称，他们绘制出了铁皮石斛（Dendrobium officinale）的第一张基因组草图，阐明了重要的中国传统兰花草的生物学。这项研究发布在6月Cell出版社旗下子刊《Molecular Plant》杂志上。

任职于吉林大学和云南农业大学的盛军（Jun Sheng）教授，以及中科院昆明动物所及昆明理工大学的董扬（Yang Dong）教授是这篇论文的共同通讯作者。吉林大学的严亮（Liang Yan）博士是这篇论文的第一作者。

石斛（Dendrobium）是在兰科中仅次于石豆兰属（Bulbophyllum）的第二大属，目前鉴别出的具有较高观赏及药用价值的种类有1000多种，分布于亚洲、新几内亚和澳大利亚。在我国石斛约有74个正种和2个亚种，分布于秦岭以南的各种省区，尤其以西南和台湾最多。

一些石斛属植物的茎中包含有显示抗氧化和抗肿瘤活性的化合物，使得它们成为了名贵的中药材，被用来缓解肠胃不适、促进生津、养阴及清热。石斛在医疗保健中的广泛应用，大大增加了对石斛的需求，导致了野生石斛资源严重枯竭。

铁皮石斛是大约1300年前唐代以来“中国最为名贵、药用价值最高的石斛品种之一”。由于它独特的医疗效用，且生长周期缓慢，野生铁皮石斛也像其他的石斛属植物一样已被用至濒临灭绝，现在被归类为是中国的珍稀濒危药用植物之一。

然而到目前为止，人们都是利用几种分子分析方法来识别石斛种类及对其进行基因分型。还没有人对石斛的基因组序列进行测序。在这个基因组时代，破译草药的基因组成为了了解及改良这些甚少研究的中草药的一个关键步骤。而迄今为止还只有报道称完成了对药用真菌灵芝（Ganoderma lucidum）的基因组测序，尚未对石斛基因组完成全测序。

在这篇新文章中研究人员报告称，他们通过结合第二代Illumina Hiseq 2000测序技术和第三代PacBio测序技术（点击了解Illumina Hiseq 2000测序技术），第一次从头组装出了1.35 Gb的铁皮石斛基因组序列。他们发现兰科植物有着完整的花序基因集，并有一些相对于其他单子叶植物的特异性的花序基因。研究人员观察到与真菌共生和抗旱性有关的一些基因家族发生了明显扩增。他们分析了铁皮石斛一些药用成分的生物合成信号通路，发现与多糖生成相关的SPS和SuSy基因发生了大规模复制，铁皮石斛生物碱合成信号通路可以从已有的研究结果基础上延伸到16-epivellosimine的合成。

新研究不仅证实了一种解密复杂基因组的新方法，作为一种重要的兰科品种和传统的中药，铁皮石斛基因组为未来研究兰科植物的进化、以及石斛的药用成分及潜在的遗传育种奠定了基础（延伸阅读：中国学者Nature子刊封面文章：首个兰花基因组完整序列 ）。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

The Genome of Dendrobium officinale Illuminates the Biology of the Important Traditional Chinese Orchid Herb

Dendrobium officinale Kimura et Migo is a traditional Chinese orchid herb that has both ornamental value and a broad range of therapeutic effects. Here, we report the first de novo assembled 1.35 Gb genome sequences for D. officinale by combining the second-generation Illumina Hiseq 2000 and third-generation PacBio sequencing technologies. We found that orchids have a complete inflorescence gene set and have some specific inflorescence genes. We observed gene expansion in gene families related to fungus symbiosis and drought resistance. We analyzed biosynthesis pathways of medicinal components of D. officinale and found extensive duplication of SPS and SuSy genes, which are related to polysaccharide generation, and that the pathway of D. officinale alkaloid synthesis could be extended to generate 16-epivellosimine. The D. officinale genome assembly demonstrates a new approach to deciphering large complex genomes and, as an important orchid species and a traditional Chinese medicine, the D. officinale genome will facilitate future research on the evolution of orchid plants, as well as the study of medicinal components and potential genetic breeding of the dendrobe.