近日,，基因組所(省實(shí)驗(yàn)室深圳分中心)王麗課題組在《科學(xué)進(jìn)展（Science Advances）》（IF=15.3）在線發(fā)表了題為“Haplotype-phased genome unveils the butylphthalide biosynthesis and homoploid hybrid origin of Ligusticum chuanxiong”的研究論文,，基于傘形科藥用植物川芎染色體水平的基因組，重點(diǎn)對(duì)左旋正丁基苯酞合成通路下游的去飽和步驟進(jìn)行了解析，實(shí)現(xiàn)了苯酞類物質(zhì)生物合成研究的新突破,，并揭示了川芎的雜交起源。

苯酞類物質(zhì)（Phthalide）是一類廣泛存在的天然活性產(chǎn)物,，其C-3位取代的正丁基苯酞（3-n-Butylphthalide）是治療缺血性腦卒中的一線藥物,，年銷售額超過60億元。但丁基苯酞一直依賴于純化學(xué)合成,，化學(xué)合成產(chǎn)物為外消旋體,，藥效低于天然的左旋體。因此,，開拓天然左旋丁基苯酞的生物合成通路的空白,，能夠?yàn)槲磥碜笮w藥物的生產(chǎn)和開發(fā)利用奠定基礎(chǔ)。

研究團(tuán)隊(duì)選取了富含苯酞類物質(zhì)的傘形科藥用植物川芎（Ligusticum chuanxiong）作為研究體系,，繪制了其第一張染色體級(jí)別的單倍型分型基因組,。川芎基因組大小約為3.5 Gb，雜合度高,，約為4.2%,，具有11對(duì)共22條染色體，每套單倍型約包含5萬個(gè)基因,。通過將川芎的兩套單倍型及其近緣種藁本（Ligusticum sinense）進(jìn)行了詳細(xì)的比較基因組學(xué)分析,，發(fā)現(xiàn)川芎的兩套單倍型具有顯著的結(jié)構(gòu)變異，至少已分化兩百萬年,，應(yīng)來源于不同的祖先物種,，其中一套單倍型的野生祖先可能為藁本。這些結(jié)果揭示了川芎是一種雜交起源的藥用植物,。

圖|傘形科藥用植物川芎是一種雜交起源的植物

基于一個(gè)高質(zhì)量的川芎分型基因組,，研究團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)探究了丁基苯酞的下游通路。首先利用粗蛋白活性實(shí)驗(yàn)確定了洋川芎內(nèi)脂A為左旋丁基苯酞的直接前體,。然后通過多組學(xué)聯(lián)合的方式挖掘了34個(gè)可能參與去飽和反應(yīng)的氧化酶,。最后通過底物飼喂實(shí)驗(yàn)和體外酶活實(shí)驗(yàn)在大腸桿菌、煙草和酵母中驗(yàn)證了候選2OGD和CYP基因的功能,，發(fā)現(xiàn)至少有4個(gè)氧化酶能夠介導(dǎo)苯酞類C-4/C-5位碳鍵的去飽和,，催化洋川芎內(nèi)脂A轉(zhuǎn)化為丁基苯酞,。這些結(jié)果開拓了苯酞類生物合成研究的空白，將助力未來丁基苯酞通路的全解析,。

多個(gè)冗余的CYP和2OGD介導(dǎo)了左旋丁基苯酞和丁烯基苯酞的合成

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所（嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室深圳分中心）為第一單位,。基因組所王麗研究員為論文的通訊作者,，基因組所博士后聶寶和陳雪青,，博士生侯壯偉和郭妙弦為該論文的共同第一作者。

該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì),、廣東省,、深圳市及大鵬新區(qū)的資助。項(xiàng)目資助的第一標(biāo)注為合成生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃,。

原文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj6547