近日，我校藥學(xué)院/現(xiàn)代中藥產(chǎn)業(yè)學(xué)院、西南特色中藥資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室彭成團(tuán)隊(duì)在國際知名期刊Frontiers in Plant Science（中科院二區(qū)）發(fā)表題為“The genome of Magnolia hypoleuca provides a new insight into cold tolerance and the evolutionary position of magnoliids”的論文，2020級(jí)碩士研究生周羅靜與侯飛俠副教授為第一作者，西南特色中藥資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為第一單位。

日本厚樸（Magnolia hypoleuca Sieb. & Zucc）與厚樸（M. officinalis）是木蘭科木蘭屬植物，是最具經(jīng)濟(jì)價(jià)值、系統(tǒng)發(fā)育和觀賞性的三木樹種，兩者有著極為親近的親緣關(guān)系，在花香濃郁、耐寒能力等方面卻有著顯著差異。本研究首先解析了日本厚樸因組，大小為1.64 Gb，涵蓋了96.64%的基因組，掛載到19條染色體上， N50值為1.71 Mb，預(yù)測(cè)了33,873個(gè)蛋白編碼基因。系統(tǒng)發(fā)育分析表明木蘭科植物為獨(dú)立于單、雙子葉的演化方向，與雙子葉植物的關(guān)系更密切，木蘭類植物基因組中檢測(cè)到的全基因組復(fù)制事件大概發(fā)生于115.32 Mya萬年前，該復(fù)制事件是一次全基因組二倍化事件。物種分歧時(shí)間分析顯示，日本厚樸與厚樸分化于約 23.4 Ma為漸新世向中新世的過渡時(shí)期（為25~22 Ma），推測(cè)該時(shí)期地質(zhì)變化導(dǎo)致的日本列島地理隔離是日本厚樸和厚樸分化的主要原因。

圖1 日本厚樸基因組

圖2 基因組比較和進(jìn)化分析

日本厚樸檢測(cè)到681個(gè)顯著擴(kuò)增基因家族和2731個(gè)顯著收縮基因家族，其中，更高豐度的TPS擴(kuò)張基因應(yīng)是日本厚樸花香濃烈的主要原因。通過低溫培養(yǎng)的轉(zhuǎn)錄組分析，發(fā)現(xiàn)植物-病原菌相互作用、碳代謝、植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)的候選基因與日本厚樸的耐寒性有關(guān)，鑒定了148個(gè)參與日本厚樸冷信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)基因，包括ABA、BZR2、 CAMTA、 CBF1、 COR、 DELLA、 DREB、 HHP、 ICE、 MYC2、OST1、PYR/PYL、WRKY、ZAT等。這些研究為深入研究厚樸類藥材的品質(zhì)差異，系統(tǒng)選育多用途價(jià)值的優(yōu)良厚樸資源提供了基礎(chǔ)支撐。

圖3 耐寒性相關(guān)基因分析

該成果得到國家中醫(yī)藥跨學(xué)科創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)(ZYYCXTD-D-202209)、中央本級(jí)重大增減支項(xiàng)目(2060302)、成都中醫(yī)藥大學(xué)人才項(xiàng)目(QNXZ2018017, QNXZ2019001)、特色中藥資源多維評(píng)價(jià)與產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)(2022C001)、四川省中醫(yī)藥管理局項(xiàng)目(2021MS236)的支持。

全文鏈接：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2023.1108701/full

供稿：西南特色中藥資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、藥學(xué)院/現(xiàn)代中藥產(chǎn)業(yè)學(xué)院彭成課題組。