中科院专家破解中药黄芩合成抗癌物质的秘密

中国科学院上海陈山植物科学研究中心(上海陈山植物园)药用植物与健康组成功完成唇形科植物黄芩的全基因组测序，并分析了黄芩有效成分的进化机制，从而彻底阐明了抗癌活性物质汉黄芩素的合成机制。

本研究成功分析了已使用2000多年的药用植物中贵重化学物质的合成途径，为通过合成生物学获得汉黄芩素提供了基础，也为其他唇形科植物的遗传分析提供了参考。4月14日，相关研究成果在《分子植物》在线发表。

黄芩是唇形科著名药用植物。它起源于中国，被我们的祖先使用了几千年。

黄芩叶含有灯盏乙素和灯盏乙素，而根含有黄芩素、汉黄芩素和其他活性物质。现代科学研究表明，这些黄酮类化合物具有抗菌、抗病毒、抗氧化、抗癌、保肝和神经保护的特性。它们还能抑制和杀死肿瘤细胞，对正常动物细胞没有副作用。尽管黄芩具有良好的经济效益和日益增长的需求，但由于缺乏基因组信息，其栽培、育种和遗传改良受到限制。

论文第一作者、项目负责人赵庆博士对《中国科学报》记者表示，通过全基因组测序，研究团队已经明确了黄芩中黄芩素和汉黄芩素的产生和进化机制，也充分阐明了汉黄芩素的合成途径。

一般来说，唇形科植物具有很高的重复序列，由于黄芩的自交不亲和性，基因组将非常复杂。因此，研究人员采用了三代PacBio测序技术，结合Illumina数据纠错，然后用10 X基因组技术延长了片段长度。最终，98.04%的基因组序列通过高效液相色谱技术固定在黄芩的9条染色体上。

该论文的合著者杨军解释说，基于这种测序策略，研究人员已经获得了高质量的黄芩基因组，具有94.73%的估计基因组序列和33.2 Mb的N50。在此基础上，结合课题组分子生物学和代谢生物学的实验分析，最终全面分析了黄芩中特有的抗癌物质汉黄芩素的进化和合成机制。

该论文的通讯作者、皇家科学院院士凯蒂·马丁教授说:“黄芩的参考基因组将有助于组装和改进唇形科其他成员的基因组序列，并为分析药用植物中有价值化合物的合成途径提供重要基础。”

"这项工作为合成生物学中汉黄芩素的异源合成提供了基础."赵青说，在不久的将来，这些合成酶可以由微生物细胞表达，这些活性物质可以通过合成生物学技术产生。同时，这项工作也为育种者培育黄芩优良品种提供了理论依据。

DOI:https://DOI . org/10.1016/j . molp . 2019 . 04 . 002