【成果推介】我校与北京大学现代农业研究院合作研究成果在Nature子刊发表

1月9日，我校与北京大学现代农业研究院合作在Nature子刊《Scientific Data》（5年影响因子：10.8； JCR分区：Q1）上在线发表了题为“De novo chromosome-level genome assembly of Chinese motherwort (Leonurus japonicus)”的研究论文，成功完成了药用植物益母草染色体水平的基因组序列组装与注释，对益母草药用成分的生物合成应用具有重要指导意义。

益母草（Leonurus japonicus Houtt.），又名益母艾、茺蔚、坤草等，属唇形科益母草属一年生或二年生草本植物。数千年来在中国，日本和韩国被广泛使用。据《中国药典》记载，益母草可用于治疗月经紊乱、痛经、闭经、产后出血、产后恶露、活血化瘀、利尿剂、祛除水肿等。益母草的药用价值来自于其多种天然产物，包括生物碱、黄酮类、萜类、挥发油等，其中益母草碱和盐酸水苏碱在治疗妇、产科疾病上尤为关键。虽然目前益母草在药理学研究和临床应用上已有不少成果，但长久以来，基因组信息的缺乏限制了我们对其药用成分合成调控机理的理解，也阻碍了益母草分子育种和中药现代化的进程。

研究团队综合利用Illumina短读长，ONT长读长及Hi-C测序策略获得益母草基因组的精细组装。组装得到的基因组大小约为489.34 Mb（contig N50: 7.27 Mb），99.29%的序列被锚定在10条染色体上（图1），表明该组装具有高连续度。基于从头预测、益母草不同器官组织的转录组证据、同源蛋白证据等对基因组进行基因注释，预测得到22,531个蛋白编码基因，其中22,458个基因位于染色体上。基于LAI（21.99）及BUSCO（99.20%）等多个指标进行的基因组质量评估表明该益母草基因组具有较高的完整性和准确性。此外，本研究选择益母草在内的13种代表性被子植物进行了进化基因组学分析（图2）。同源基因家族鉴定结果显示，相较于其他植物，益母草基因组中显著扩张的基因家族主要富集在如色氨酸代谢、二萜类生物合成以及植物与病原体互作等特定代谢途径中。基因组共线性分析发现，益母草在距今7200万年前经历了一次明显的全基因组复制（WGD），该WGD在唇形目植物中广泛存在（图2）。这些研究结果为确定益母草的系统发育地位和进化历史提供了有效的分子数据。本研究产生的基因组组装、注释和测序数据也为阐明益母草天然产物的生物合成途径及其代谢工程提供了重要的遗传资源。

​我校现代农业与环境学院教师张立立和北京大学现代农业研究院王欣蕊为论文共同第一作者，北京大学现代农业研究院郭立研究员和陈为凯助理研究员为共同通讯作者。该研究得到了山东省重点研发计划、山东省自然科学基金以及山东省泰山学者等项目的资助。

供稿：生态农业技术中心