网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

北京林大/北农职张德强团队破译山茱萸高质量基因组,揭示马钱苷合成通路的进化起源

0
分享至

近日,北京林业大学/北京农业职业学院张德强教授团队在Horticulture Research发表了题为Chromosome-level genome assembly of Cornus officinalis reveals the evolution of loganin biosynthesis的学术论文,破译了重要药用植物山茱萸高质量基因组,首次完整揭示了其药用活性成分马钱苷(loganin)的生物合成路径与进化机制,研究成果不仅为山茱萸的药用开发提供了重要理论基石,也为马钱苷的生物合成与高效生产提供了思路。

山茱萸(Cornus officinalis)为山茱萸科山茱萸属植物,广泛应用于“六味地黄丸”等经典方剂中,具有滋补肝肾、涩精固脱等功效。其药用价值主要来源于环烯醚萜类成分,尤其是马钱苷(loganin),已被现代药理学证实具有显著的抗肿瘤、降血糖和肾脏保护作用。然而,受制于高质量基因组缺乏,相关候选基因的筛选及马钱苷生物合成通路的进化研究鲜有报道,严重制约了其工业化生产与应用。

为破解这一难题,团队采用多方法整合策略,联合二代与三代测序技术,并结合Hi-C技术和BioNano光学图谱技术,成功组装了山茱萸染色体水平的高质量参考基因组(2n = 18),其基因组大小为2.96 Gb,N50长度达297.71 Mb,重复序列占比达75.04%,共注释到了41,911个蛋白编码基因(图1)。

图1 山茱萸的基因组特征

比较基因组进化分析显示,在山茱萸物种形成与演化过程中分别有 3,061 个和2,215 个基因家族发生了扩张与收缩;其中,NAC转录因子家族与萜烯合酶(TPS)基因家族的扩张,是山茱萸适应复杂多变环境的主要驱动因素。进一步研究发现,山茱萸在与鹃形目植物(如茶树)分化后,约在 6,700 万年前经历了一次独立的全基因组复制事件,进化过程中基因组转座子扩张与转座元件DNA甲基化水平降低,共同驱动了山茱萸基因组与染色体结构的快速演变(图2)。

图2 山茱萸基因组的系统演化分析

进一步,团队鉴定了山茱萸特有的马钱苷合成通路关键基因簇,包含了马钱子酸O-甲基转移酶(LAMT)和 7-脱氧葡萄糖酸 7-羟化酶(7-DLH)等关键合酶基因。分子动力学模拟与酶动力学分析表明,与近缘物种相比,山茱萸LAMT 酶能够优先催化马钱苷酸的 C-9 位羟基化反应,显著增强了马钱苷酸向马钱苷的催化活性(图3)。特别是,团队将山茱萸LAMT基因及其上游调控因子导入本氏烟草,成功实现了马钱苷衍生物的从头生物合成(图3)。综上所述,本研究揭示了山茱萸中完整的马钱苷生物合成通路,为马钱苷及其衍生物的药物开发与产业化应用提供了科学理论指导。

图3 CoLAMT及其变体的结构与催化特性分析

北京林业大学/北京农业职业学院张德强教授为本论文的通讯作者,博士研究生张翔谢剑波教授为论文共同第一作者。澳大利亚CSIRO的柳青教授以及团队吴家东博士等研究生参与该研究工作。本研究得到了国家重点研发计划课题,国家自然科学基金项目以及111引智计划的联合资助。

论文链接:

https://doi.org/10.1093/hr/uhaf259

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
四川业余跑步大神陈毛去世,年仅57岁满身腱子肉,死因曝光太可惜

四川业余跑步大神陈毛去世,年仅57岁满身腱子肉,死因曝光太可惜

梦想总会变成真
2026-08-15 17:51:48
《大决战》上映后,李作鹏批评:很假,若罗荣桓在世,此片通不过

《大决战》上映后,李作鹏批评:很假,若罗荣桓在世,此片通不过

帝哥说史
2026-08-14 23:17:49
你见过最毁三观的事是什么?网友:吃亲家一碗面,把亲家母给勾上了

你见过最毁三观的事是什么?网友:吃亲家一碗面,把亲家母给勾上了

带你感受人间冷暖
2026-08-14 10:19:31
心理学:凡是在吃的方面特别舍得、不算计、不计较的人,你就大胆的跟他相处,这样的人大概率人品差不了

心理学:凡是在吃的方面特别舍得、不算计、不计较的人,你就大胆的跟他相处,这样的人大概率人品差不了

心理观察局
2026-08-14 06:34:03
日本首相高市早苗身边人发声确认了:高市早苗在数百米外遥拜靖国神社

日本首相高市早苗身边人发声确认了:高市早苗在数百米外遥拜靖国神社

吉刻新闻
2026-08-15 17:02:37
中国男篮19分大败,奇兵17分焦泊乔-35全队最低,庞峥麟5中0

中国男篮19分大败,奇兵17分焦泊乔-35全队最低,庞峥麟5中0

体娱荒原
2026-08-15 21:24:11
卫诗雅的“平价”领奖服,撕开内娱遮羞布,百万高定的风气该停了

卫诗雅的“平价”领奖服,撕开内娱遮羞布,百万高定的风气该停了

残梦断忆
2026-08-13 22:38:45
39岁程序员打卡后在厕所猝死,人社局:虽打卡,但未去工位也未工作,无法认定工伤;妻子:已申请行政复议,家中有2个孩子

39岁程序员打卡后在厕所猝死,人社局:虽打卡,但未去工位也未工作,无法认定工伤;妻子:已申请行政复议,家中有2个孩子

都市快报橙柿互动
2026-08-15 09:48:47
王晶终于说了句大实话,唐伯虎点秋香根本不是李力持导的

王晶终于说了句大实话,唐伯虎点秋香根本不是李力持导的

陈意小可爱
2026-08-15 11:45:35
巴基斯坦最新涉华表态

巴基斯坦最新涉华表态

环球时报国际
2026-08-14 18:37:49
方媛晒全家出游照,郭富城抱着小女儿笑容灿烂,一家五口超幸福

方媛晒全家出游照,郭富城抱着小女儿笑容灿烂,一家五口超幸福

侦探娱乐
2026-08-15 22:24:09
袁咏仪首度公开道歉 透露儿子被逼出情绪病:妈咪对不起你,为明星身份带给孩子压力感到内疚

袁咏仪首度公开道歉 透露儿子被逼出情绪病:妈咪对不起你,为明星身份带给孩子压力感到内疚

TVB资讯台
2026-08-15 22:04:55
「公告」新版1元硬币,即将发行

「公告」新版1元硬币,即将发行

老孟谈钱
2026-08-15 13:02:06
县处级干部退休金引全网热议差距肉眼可见!看懂背后三层真实原因

县处级干部退休金引全网热议差距肉眼可见!看懂背后三层真实原因

糖逗在娱乐
2026-08-15 08:11:17
最高院:提供 “口交” “肛交”等进入式性服务,是否属卖淫行为?

最高院:提供 “口交” “肛交”等进入式性服务,是否属卖淫行为?

周军律师聊案子
2026-04-21 09:50:16
柳州男子出轨保险女销售,开1次房买1份保险:7年花了1000万,妻子追回89万

柳州男子出轨保险女销售,开1次房买1份保险:7年花了1000万,妻子追回89万

汉史趣闻
2026-08-14 17:24:03
刚刚, 澳洲官宣: 对中国断供!

刚刚, 澳洲官宣: 对中国断供!

澳微Daily
2026-08-15 13:58:35
《牛来》“粗糙到极致”反向出圈,主创亲友:“60后”妈妈为孩子圆梦,是普通家庭没投资,纯手搓耗时5年

《牛来》“粗糙到极致”反向出圈,主创亲友:“60后”妈妈为孩子圆梦,是普通家庭没投资,纯手搓耗时5年

极目新闻
2026-08-15 14:54:14
好奇姜潮家底有多厚 未领证就豪掷800万给麦迪娜买房 父母行业曝光

好奇姜潮家底有多厚 未领证就豪掷800万给麦迪娜买房 父母行业曝光

小椰的奶奶
2026-08-15 10:15:29
“郭麒麟瘦到认不出”冲上热搜,减完肥撞脸张若昀,被网友调侃“范思辙变成范闲了”;本人曾透露最胖时有196斤

“郭麒麟瘦到认不出”冲上热搜,减完肥撞脸张若昀,被网友调侃“范思辙变成范闲了”;本人曾透露最胖时有196斤

大风新闻
2026-08-14 15:21:02
2026-08-16 01:23:00
BioArt植物 incentive-icons
BioArt植物
植物科学领域最新研究进展
9307文章数 8731关注度
往期回顾 全部

科技要闻

600亿美元收购落地 马斯克正式杀入

头条要闻

"榜一大哥"打赏女主播超千万要求陪睡 女方拒绝被起诉

头条要闻

"榜一大哥"打赏女主播超千万要求陪睡 女方拒绝被起诉

体育要闻

体系球员与体系本身

娱乐要闻

宋慧乔晒自拍照 微笑拍照心情佳

财经要闻

便利蜂加盟遭立案:"0元加盟"生意被查

汽车要闻

杨洋成001号车主 岚图追光S正式上市

态度原创

旅游
手机
亲子
房产
军事航空

旅游要闻

太行山铺开漫天橘色霞光

手机要闻

网传小米澎湃HyperOS 4浏览器支持插件,用户可按需扩展浏览体验

亲子要闻

奥特百宝罐之软胶赛罗

房产要闻

金茂、招商,海南多个岗位招人!

军事要闻

特朗普扬言将宣布霍尔木兹为美国领土 伊朗回应

无障碍浏览 进入关怀版