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華南植物園聯合海南大學完成三種藥用甘草的高質量參考基因組，助力甘草的遺傳育種
甘草，被譽為“國老”，是中醫藥寶庫中的一顆璀璨明珠。早在《神農本草經》中，它就被列為上品，在中醫藥臨床應用中占據著舉足輕重的地位。中醫常說它能“調和諸藥”，在眾多經典方劑中，甘草就像一位經驗老道的“和事佬”，既能緩和藥物峻猛之性，讓藥效發揮得更加平穩持久，又能協調不同藥材間的作用，使整個藥方達到“君臣佐使”的完美平衡。
除了在中醫藥領域大放異彩，甘草在現代醫藥、食品等行業也有著廣泛應用。其根和根莖蘊含的甘草酸、類黃酮等多種生物活性物質，使其具有抗炎、抗病毒、抗氧化等豐富的藥理功效，是眾多藥品、保健品的重要原料。在食品行業，甘草獨特的甜味使其成為天然的甜味劑和風味改良劑，被添加到飲料、糖果中。在甘草屬眾多物種里，烏拉爾甘草、脹果甘草和光果甘草是藥用甘草的主要來源。然而，以往對它們的研究多停留在形態、遺傳和化學差異的表面，全基因組層面的遺傳差異尚不明確。
中國科學院華南植物園王瑛團隊聯合海南大學夏志強團隊構建了三種藥用甘草烏拉爾甘草、脹果甘草和光果甘草高質量的參考基因組，基因組大小分別為425Mb、447Mb和423Mb。通過全基因組比對分析，發現三者存在共線性關系和結構變異，其中存在/缺失變異(PAV)基因主要富集在次生代謝途徑，為解析三種甘草中的共有和差異活性成分的合成和調控提供了基因資源。
基于獲得的結構變異，聯合不同組織和發育時期的轉錄組分析，構建了甘草酸的調控網絡，并驗證了GibHLH9、GibHLH53和GibHLH174為促進甘草酸合成的關鍵轉錄因子。同時，分析了甘草查爾酮A(LCA)和光果甘草定生物合成途徑中的基因，并驗證了GiOMT17在LCA生物合成中的催化功能。物種特有基因的形成和基因表達差異，解釋了特征類黃酮在三種藥用甘草中的差異積累。
相關研究成果以“Comparative genomics of three medicinal Glycyrrhiza species unveiled novel candidates for the production of important bioactive compounds”為題近期發表在國際學術期刊The Plant journal上。中國科學院華南植物園的助理研究員李玉萍、海南大學博士研究生夏成材、中國科學院華南植物園研究員羅鳴為該文共同第一作者，海南大學的夏志強教授、中國科學院華南植物園李勇青和王瑛研究員為共同通訊作者。該研究得到廣東省自然科學基金面上項目等項目的資助。論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.70223
圖1. 三種藥用甘草的基因組共線性和結構變異圖譜
圖2. 三種甘草中甘草查爾酮A(LCA)和光甘草定合成的關鍵基因分析
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