皖南医学院弋矶山医院等单位联合破译白芨基因组，为兰科进化和白芨多糖合成机制提供新见解

近日，皖南医学院弋矶山医院联合中国科学院武汉植物园等单位，在国际著名植物学TOP期刊The Plant Journal上在线发表了题为 “Haplotype-resolved genome assembly of Bletilla striata (Thunb.) Reichb.f. to elucidate medicinal values” 的研究论文，破译兰科植物第一个高质量的单倍型基因组，为兰科植物进化提供了新见解，并通过多组学研究与实验，揭示了白芨多糖合成的机制。

白芨是中国珍稀中药材，其富含多糖、联菲类、萜类、甾类等多种化合物，具有重要的经济药用和观赏价值。研究团队利用HIFI和Hi-C辅助组装技术，首次获得了兰科第一个高水平的单倍型基因组：Haplotype-A (2.37 Gb with a scaffold N50 of 146.39 Mb and Contig N50 of 1.65 Mb) and Haplotype-B (2.43 Gb with a scaffold N50 of 150.22 Mb and Contig N50 of 1.66 Mb)。证据表明，白芨经历了两轮全基因组复制（WGD）事件：一个是大多数单子叶植物共享的古老WGD事件（图1），另一个是所有兰花特有的最近WGD事件。该研究还首次重构了18条兰科植物古代染色体的祖先核型和16条白芨现代染色体的进化轨迹。比较基因组分析表明，白芨基因家族的扩张可能在次级代谢产物生物合成和环境适应中发挥重要作用。结合基因组和转录组，本研究中从九个基因家族中鉴定出可能参与白芨多糖（BSP）生物合成的十个核心成员。

基于病毒诱导的基因沉默（VIGS）和酵母双杂交实验，研究首次证实MYB转录因子BsMYB2能够直接跟八个关键BSPs相关基因sacA1、HK1、scrK1、scrK2、GPI1、manA1、GMPP1和UGP2_1相互作用来调控BSPs的生物合成。该研究不仅为兰花的进化机制提供了新见解，也为后续白芨的功能基因组学研究，和分子辅助育种以提高其药用价值奠定了基础。

皖南医学院弋矶山医院蒋澜博士为论文第一作者，中科院武汉植物园曹运鹏博士为论文的通讯作者。江西省科学院生物资源研究所林孟飞博士，安徽农业大学王涵博士，青岛农业大学宋辉教授，湖北中医药大学张麟博士，安徽师范大学黄轻玉，中科院上海营养与健康研究所陈仁瑞，以及皖西学院宋程和李国辉博士等也参与了该项目。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/tpj.15892

转自：植物科学最前沿

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