昆明植物所完成极小种群野生植物蒜头果高质量基因组提升和神经酸合成相关基因鉴定
神经酸是一种超长链单不饱和脂肪酸（cis-tetracos-15-enoic acid，C24:1Δ15，如图1），对提高脑神经活力、修复脑损伤，防止脑神经衰老有重要作用。目前市场上的神经酸往往来源于鲨鱼等动物的脑组织，价格非常昂贵。因而，挖掘和开发植物源的神经酸资源受到国内外的广泛关注。蒜头果(Malania oleifera Chun et S. K Lee)是迄今报道的种子神经酸含量最高的植物，其种油中含高达55.70-67%的神经酸，为神经酸资源的开发和可持续利用开创了崭新的途径。同时，蒜头果分布在我国云南广西的喀斯特石质山地，是典型的极小种群野生植物。
研究攻克了该植物由于植株各部位因含油量高而无法进行有效染色体交联的瓶颈，首次获得了高质量的Hi-C数据。基于前期蒜头果基因组草图，通过进一步优化基因组组装策略，最终获得了染色体级别的高质量基因组（如图1）。基因组大小为1.5G，contig N50和scaffold N50分别达到4.9 Mb和112.6 Mb。同时，研究人员在蒜头果基因组中鉴别了26个与神经酸合成相关的基因，包括：20个KCSs, 4 KCRs, 1 HCD and 1 ECR（如图2）。结合种子转录组分析（种子初始发育期—神经酸开始合成和中后期—神经酸大量合成和累积），发现6个KCSs在种子中高表达（如图2），且大部分已经证明参与神经酸的生物合成。该研究为植物源神经酸的基因工程和蒜头果的保护利用奠定了基础。
近日，中国科学院昆明植物研究所和西南林业大学等单位的研究团队合作，在国际期刊Scientific Data在线发表了题为The chromosome-level genome assembly and genes involved in biosynthesis of nervonic acid of Malania oleifera的研究论文。中国科学院昆明植物研究所阳天泉副研究员、博士研究生张仁纲、田晓玲为论文的共同第一作者。西南林业大学刘爱忠教授、中国科学院昆明植物研究所孙卫邦研究员、马永鹏研究员为论文的共同通讯作者。马永鹏专题组硕士研究生姚刚（已毕业）、沈元婷以及源宜基因和北京林业大学相关团队也参与了部分工作。研究得到了云南省自然科学基金重点项目、中科院西部之光及云南省高层次人才等项目的资助。
图1 蒜头果果实和高质量的参考基因组
图2 神经酸合成通路以及相关基因