我国农业科学家全面解析紫杉醇生物合成遗传基础

新京报讯（见习记者 赵利新）近日，由湖南农业大学园艺学院熊兴耀教授课题组和中国农业科学院农业基因组研究所闫建斌研究员、黄三文研究员课题组题为“The Taxus genome provides insights into paclitaxelbiosynthesis”的研究论文，发表在《Nature Plants》上，据介绍，该研究公布了超大复杂基因组裸子植物南方红豆杉染色体水平基因组及代谢组和转录组数据，有利于推动重要抗癌药物——紫杉醇的生物合成与调控研究以及产业的发展。

南方红豆杉基因组特征和紫杉醇合成基因簇及代谢通路解析。受访者供图

红豆杉科是一种广泛分布的无花针叶树科，具有重要的经济价值，现有6属28种。它主要分布在亚洲、北美和欧洲。几十年来，红豆杉一直是紫杉醇的天然来源，而紫杉醇是一种著名的抗癌化疗药物。

“紫杉醇作为药物，已经有50多年历史了。从红豆杉中提取的紫杉醇及其结构修饰后的紫衫烷类物质是治疗乳腺癌、宫颈癌、卵巢癌、肺癌等癌症的知名药物。但是红豆杉是国家珍稀植物，数量极其少。如果仅依靠自然界生长的红豆杉来提取紫杉醇，是远远不能满足人们需求的。”熊兴耀说。

因此，要使得紫杉醇产量适应人类医学发展需求，就需要借助生物合成技术。据介绍，利用多组学技术和合成生物学技术培育高产紫杉醇的品种或者微生物底盘细胞合成是降低紫杉醇生产成本和红豆杉自然保育的最佳路径。

研究表明，南方红豆杉基因组大小为10.23Gb，Contig N50为2.44Mb，其中9.86Gb的组装数据被挂载到了红豆杉基因组的12条染色体上。红豆杉基因组经历了一次古代的全基因复制事件，并与其他针叶植物谱系具有共同的古老基因复制。基因组中重复序列长期而连续的插入可能是红豆杉形成超大基因组的重要原因。

“这次研究，就是将紫杉醇在生物合成中的途径解释清楚，从而通过调控某些环节，使得紫杉醇合成效率更高。而且生物合成的紫杉醇，更容易被人体利用，相比于化学合成，药物效用会更好一些。”熊兴耀说。

新京报见习记者 赵利新

编辑 唐峥 校对 柳宝庆

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