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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地，率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù)，率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

首頁(yè) > 科研進(jìn)展

昆明植物所利用基因組揭示板藍(lán)靛藍(lán)生物合成的遺傳基礎(chǔ)

2020-11-23 昆明植物研究所

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語(yǔ)音播報(bào)

　　板藍(lán)（Strobilanthes cusia，又稱為“南板藍(lán)根”）具有較豐富的靛藍(lán)色素（indigo），因此，其一直是傳統(tǒng)的藍(lán)色染料植物。中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所民族植物學(xué)團(tuán)隊(duì)的野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，居住在云南的少數(shù)民族“藍(lán)靛瑤”對(duì)靛藍(lán)的利用具有特殊的文化內(nèi)涵，他們崇尚藍(lán)色服飾，以藍(lán)色為民族文化的主色調(diào)（圖1a，b），板藍(lán)的利用對(duì)維持藍(lán)靛瑤傳統(tǒng)文化具有意義。此外，靛藍(lán)indigo（一種吲哚生物堿）具有多種藥物活性，是傳統(tǒng)中藥中的重要方劑，在當(dāng)今我國(guó)傳統(tǒng)中藥的現(xiàn)代化利用中具有前景。解析indigo物質(zhì)生物合成的遺傳基礎(chǔ)，對(duì)高效利用板藍(lán)具有重要指導(dǎo)意義。

　　近期，昆明植物所民族植物學(xué)團(tuán)隊(duì)研究員王雨華課題組和木本資源發(fā)掘與農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)構(gòu)建團(tuán)隊(duì)研究員劉愛(ài)忠課題組合作，開(kāi)展了板藍(lán)的精細(xì)基因組測(cè)序研究并揭示靛藍(lán)生物合成的分子機(jī)制。研究人員結(jié)合MinION單分子測(cè)序和Hi-C測(cè)序技術(shù)，首次獲得了板藍(lán)染色體水平的精細(xì)基因組（圖1c，板藍(lán)基因組網(wǎng)站）。利用代謝組分析發(fā)現(xiàn)，靛藍(lán)色素：靛苷（indican)、靛藍(lán)（indigo）和靛玉紅（indirubin）主要在板藍(lán)的葉片和莖中累積。結(jié)合代謝組和轉(zhuǎn)錄組的關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)，與靛藍(lán)色素合成途徑相關(guān)的酶基因，如細(xì)胞色素P450、UDP-葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶和β-葡萄糖苷酶（圖1d），其葉和莖的變化顯著。比較基因組學(xué)進(jìn)一步表明了細(xì)胞色素P450和UDP-葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶基因家族經(jīng)歷了數(shù)量上的擴(kuò)張和功能的分化。該研究揭示了板藍(lán)累積靛藍(lán)的分子基礎(chǔ)。

　　相關(guān)研究成果以Blue genome：Chromosome-scale genome reveals the evolutionary and molecular basis of indigo biosynthesis in Strobilanthes cusia為題，發(fā)表在The plant journal雜志上。王雨華、劉愛(ài)忠為論文的共同通訊作者，昆明植物所副研究員徐偉為論文第一作者。研究論文被選為The plant journal的亮點(diǎn)文章，該雜志的資深編輯Alisdair R. Fernie為研究工作撰寫(xiě)了題為Decoding indigo：the chromosome scale genome of Strobilanthes cusia highly pigmented plant important to diverse ethnic cultures in Asia的亮點(diǎn)文章。

　　論文鏈接

　　高產(chǎn)靛藍(lán)植物——板藍(lán)（Strobilanthes cusia）的基因組及靛藍(lán)（indigo）生物合成途徑。a.身著靛藍(lán)染制傳統(tǒng)民族服飾的藍(lán)靛瑤染匠正在為制作植物靛藍(lán)染料收割板藍(lán)的葉和莖；b.昆明植物所測(cè)序的“藍(lán)靛瑤”號(hào)板藍(lán)植株，包括全株、葉、莖、根及其制成的植物靛藍(lán)染料；c.板藍(lán)基因組組裝圖；d.靛藍(lán)色素的生物合成途徑

　　板藍(lán)（Strobilanthes cusia，又稱為“南板藍(lán)根”）具有較豐富的靛藍(lán)色素（indigo），因此，其一直是傳統(tǒng)的藍(lán)色染料植物。中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所民族植物學(xué)團(tuán)隊(duì)的野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，居住在云南的少數(shù)民族“藍(lán)靛瑤”對(duì)靛藍(lán)的利用具有特殊的文化內(nèi)涵，他們崇尚藍(lán)色服飾，以藍(lán)色為民族文化的主色調(diào)（圖1a，b），板藍(lán)的利用對(duì)維持藍(lán)靛瑤傳統(tǒng)文化具有意義。此外，靛藍(lán)indigo（一種吲哚生物堿）具有多種藥物活性，是傳統(tǒng)中藥中的重要方劑，在當(dāng)今我國(guó)傳統(tǒng)中藥的現(xiàn)代化利用中具有前景。解析indigo物質(zhì)生物合成的遺傳基礎(chǔ)，對(duì)高效利用板藍(lán)具有重要指導(dǎo)意義。
　　近期，昆明植物所民族植物學(xué)團(tuán)隊(duì)研究員王雨華課題組和木本資源發(fā)掘與農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)構(gòu)建團(tuán)隊(duì)研究員劉愛(ài)忠課題組合作，開(kāi)展了板藍(lán)的精細(xì)基因組測(cè)序研究并揭示靛藍(lán)生物合成的分子機(jī)制。研究人員結(jié)合MinION單分子測(cè)序和Hi-C測(cè)序技術(shù)，首次獲得了板藍(lán)染色體水平的精細(xì)基因組（圖1c，板藍(lán)基因組網(wǎng)站）。利用代謝組分析發(fā)現(xiàn)，靛藍(lán)色素：靛苷（indican)、靛藍(lán)（indigo）和靛玉紅（indirubin）主要在板藍(lán)的葉片和莖中累積。結(jié)合代謝組和轉(zhuǎn)錄組的關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)，與靛藍(lán)色素合成途徑相關(guān)的酶基因，如細(xì)胞色素P450、UDP-葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶和β-葡萄糖苷酶（圖1d），其葉和莖的變化顯著。比較基因組學(xué)進(jìn)一步表明了細(xì)胞色素P450和UDP-葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶基因家族經(jīng)歷了數(shù)量上的擴(kuò)張和功能的分化。該研究揭示了板藍(lán)累積靛藍(lán)的分子基礎(chǔ)。
　　相關(guān)研究成果以Blue genome：Chromosome-scale genome reveals the evolutionary and molecular basis of indigo biosynthesis in Strobilanthes cusia為題，發(fā)表在The plant journal雜志上。王雨華、劉愛(ài)忠為論文的共同通訊作者，昆明植物所副研究員徐偉為論文第一作者。研究論文被選為T(mén)he plant journal的亮點(diǎn)文章，該雜志的資深編輯Alisdair R. Fernie為研究工作撰寫(xiě)了題為Decoding indigo：the chromosome scale genome of Strobilanthes cusia highly pigmented plant important to diverse ethnic cultures in Asia的亮點(diǎn)文章。
　　論文鏈接
　　高產(chǎn)靛藍(lán)植物——板藍(lán)（Strobilanthes cusia）的基因組及靛藍(lán)（indigo）生物合成途徑。a.身著靛藍(lán)染制傳統(tǒng)民族服飾的藍(lán)靛瑤染匠正在為制作植物靛藍(lán)染料收割板藍(lán)的葉和莖；b.昆明植物所測(cè)序的“藍(lán)靛瑤”號(hào)板藍(lán)植株，包括全株、葉、莖、根及其制成的植物靛藍(lán)染料；c.板藍(lán)基因組組裝圖；d.靛藍(lán)色素的生物合成途徑
　　

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