近日，我校中醫(yī)藥創(chuàng)新研究院/交叉學科研究院本草基因組學團隊在國際知名期刊Horticulture Research（中科院一區(qū)，Top期刊）發(fā)表題為Genome Assembly of Polygala tenuifolia Provides Insights into Its Karyotype Evolution and Triterpenoid Saponin Biosynthesis的論文，我校2022級博士研究生孟繁博為第一作者，成都中醫(yī)藥大學陳偉教授、冷梁副教授、華北理工大學宋小明教授為共同通訊作者，西南特色中藥資源國家重點實驗室為第一完成單位。

遠志（Polygala tenuifolia）是遠志科遠志屬的多年生草本植物，最早記載于《神農本草經》，被譽為養(yǎng)命要藥，同時也是國家重點保護的三級野生品種之一。作為一種重要的藥用植物，遠志被廣泛應用于治療抑郁癥、焦慮癥、失眠癥、帕金森病和老年癡呆癥等疾病。然而，遠志的基因組資源尚不完善，限制了對其基因組組成、功能基因的鑒定以及藥用成分的合成途徑等方面的深入探究。

該研究利用Illumnina、PacBio HiFi和Hi-C等多種技術，完成了首個遠志科植物遠志的染色體水平參考基因組的組裝和注釋，獲得遠志基因組全長769.62 Mb，其中含有36,463個基因以及60.49%的重復序列，其中713.3 Mb基因組序列被定位到19條染色體（圖1）。

圖1. 遠志的形態(tài)和基因組信息

通過比較基因組學分析，該研究發(fā)現(xiàn)遠志在共享核心雙子葉植物共有的全基因組三倍化事件之后，在距今約3900-4400萬年前和約1800-2000萬年前又經歷了兩輪全基因組復制事件。全基因組復制（WGD）是藥用植物進化和次級代謝產物多樣性產生的重要驅動力，而在此過程中核型的演化歷程一直是WGD領域有廣泛關注度但研究難度頗大的一個主題。該研究對遠志在兩次WGD前后的核型進化歷程進行了詳細的梳理，重建了遠志的祖先染色體，推斷了其從核心雙子葉植物的共同祖先到現(xiàn)在物種的染色體進化軌跡（圖2）。相關工作為其他經歷了多次WGD植物的核型進化分析提供了范例。

圖2. 遠志染色體核型進化歷程的詳細解析

遠志皂苷作為遠志中重要的活性物質，具有益智安神及抗衰老等多種藥理活性，是遠志中重要的次生代謝產物?；谵D錄組學數(shù)據(jù)，研究團隊鑒定了參與遠志三萜皂苷合成相關的酶基因和轉錄因子，構建了參與遠志皂苷生物合成途徑的基因與轉錄因子之間的調控網絡（圖3）。

圖3. 遠志三萜皂苷生物合成相關基因

綜上，該研究為深入研究遠志的生物學特性、基因組進化、藥用價值提供了重要的數(shù)據(jù)和理論基礎，也為遠志資源的保護和合理利用提供了重要的科學支持。

該成果得到了四川省自然科學基金（2023NSFSC0683），國家中醫(yī)藥管理局中醫(yī)藥創(chuàng)新團隊及人才支持計劃項目（ZYYCXTD-D-202209）等基金項目的支持。

全文鏈接：https://doi.org/10.1093/hr/uhad139

供稿：西南特色中藥資源國家重點實驗室、中醫(yī)藥創(chuàng)新研究院/交叉學科研究院本草基因組學團隊。