昆明植物所完成勐腊毛麝香高质量基因组的组装和萜类物质合成相关基因鉴定
近年来，由于热带传染病登革热的盛行，对热带地区群众的生命健康造成了极大威胁。然而目前用于大面积喷洒以趋避和杀灭蚊虫的化工合成药品对人体和环境均存在二次伤害的风险，因此人们对能够有效驱避埃及伊蚊的天然绿色驱蚊产品的需求已迫在眉睫。
勐腊毛麝香（Adenosma buchneroides Bonati），又名“跳蚤草”、“爱情草”、“毛麝香”，是车前科 （Plantaginaceae）毛麝香属（Adenosma） 的芳香药用植物。据药典记载，跳蚤草不仅具有抗风湿、散瘀、镇痛、消肿等功效，常被用于治疗胃肠道疾病和呼吸系统疾病。跳蚤草精油具有强大的驱蚊杀虫活性，长期以来被中国西南地区的僾伲人用作驱虫剂，以预防登革热、疟疾等媒介传播疾病。前期研究表明，跳蚤草精油中含有丰富的活性成分，主要包括 -松油烯（ -terpinene，40.26%）、香芹酚（carvacrol，34.98%）、对伞花烃（p-cymene，6.60%）、 -松油醇（ -terpinene，4.05%）和香芹酚甲醚（carvacrol methyl ether，3.42%），是极具开发前景的天然无毒驱蚊产品的植物原料。
研究基于Illumina和PacBio HiFi测序数据以及HiC辅助组装，首次获得勐腊毛麝香的染色体级别的高质量基因组。组装完成的勐腊毛麝香基因组总大小约为442.84 Mb，scaffold N50 达到 27.98 Mb，其中95.55%的序列被成功锚定到14条染色体上。共注释到236.86 Mb的重复元件，占总基因组的 58.62%。通过从头预测、转录本测序和同源基因比对共鉴定到24,367个蛋白编码基因，并成功获得其中95.79%基因的功能注释信息。通过比较基因组分析，发现勐腊毛麝香与车前科金鱼草属（Antirrhinum）的金鱼草（Antirrhinum majus）具有较近的亲缘关系，且在两者分化后发生各自特有的重复事件。研究人员还对勐腊毛麝香及其它10个代表物种进行了基因家族扩张/收缩分析与分化时间估计。进一步对勐腊毛麝香基因组中参与萜类化合物生物合成相关基因进行了鉴定，获得70个萜类物质合成基因，包含21个萜类合酶（terpene synthases，TPSs）编码基因，共同调控勐腊毛麝香萜类物质的生物合成。该研究为解析萜类物质生物合成的分子机制及其演化历程，和勐腊毛麝香的保护利用奠定坚实基础。
该研究以A chromosome-level reference genome of an aromatic medicinal plant Adenosma buchneroides为题在线发表在国际刊物Scientific Data上，中国科学院昆明植物研究所原科研人员黄荟副研究员为论文第一作者，中国科学院昆明植物研究所王雨华研究员为通讯作者，中国科学院昆明植物研究所裴盛基研究员和王趁博士参与了该研究。该研究得到了第二次青藏高原综合科学考察研究（STEP）项目（2019QZKK0502）、中国科学院战略生物资源计划(KFJ-BRP-007-019)、云南省生物资源数字化开发应用项目（202002AA100007）等经费支持。同时，基于多年来对勐腊毛麝香的研究和开发的积累与沉淀，中国科学院昆明植物研究所民族植物学研究团队的“第一代跳蚤草培育及驱蚊止痒产品关键技术”科研成果已成功实现转化。
图1 勐腊毛麝香植株及其基因组Hi-C互作热图和核型图
图2 勐腊毛麝香萜类化合物的生物合成基因鉴定