中医科学院破译人参基因组

　　

生物通报道 数千年来，人参一直被认为是名贵的中药，具有滋补的功效。然而，人们对人参的遗传背景却了解不多，部分原因在于其基因组较大且复杂。最近，中国中医科学院中药研究所所长陈士林领导的研究团队对人参基因组进行了测序。

研究人员在《GigaScience》上报道称，他们测序了人参（Panax ginseng）基因组，并发现这个3.5 Gb的基因组是高度重复的。通过融合各种植物组织的转录组数据，他们还开始研究参与合成人参皂苷的基因。人参皂苷是人参中主要的活性成分。

“人参基因组是一种宝贵的资源，有助于了解和改善这种名贵中药的培育、种植以及合成生物学，”作者在文中写道。

研究人员从一个杂合度低的人参品系中提取基因组DNA，并利用Illumina的HiSeq X平台开展双端测序。在过滤之后，他们将91X的高质量序列组装成3.43 Gb的基因组草图。

研究人员称，人参基因组中大约有62%的序列是重复的，高于高粱、大米和葡萄，与兰花相似。他们还估计，人参基因组中含有42,000多个蛋白编码基因。

之后，他们将分析重点放在人参皂苷上。利用电喷雾解吸电离质谱分析，他们检测了人参皂苷在根中的分布。研究人员发现，某些类型的人参皂苷集中在外皮等部位，而其他类型则更为普遍。于是，他们将根的不同部分分离出来，开展基因表达分析。

转录组数据发现了数千个基因，它们在根的各个不同区域差异表达。研究人员指出，许多基因参与了代谢过程和刺激反应。

研究人员发现，合成人参皂苷的甲羟戊酸通路中的多个酶都以多拷贝和异构体的形式存在于人参基因组中。例如，基因组中有8个基因编码HMG-CoA还原酶（HMGR），它催化HMG-CoA形成MVA。其中四个HMGR基因与之前报道的PgHMGR1很相似，而其他基因与PgHMGR2相似。

同样地，研究人员还发现了225个UDP-糖基转移酶（UGT），使其成为人参中最大的基因家族。UGT辅助人参皂苷的糖基化，也表现出组织特异的表达模式，其中一些在根部高度表达，而另一些在果实中表达。

研究人员表示，人参基因组以及人参皂苷合成通路的分析有助于人参的培育、种植和合成。这也为植物功能基因组分析提供了有效的资源。（生物通 薄荷）

原文标题

Panax ginseng genome examination for ginsenoside biosynthesis

GigaScience, gix093, https://doi.org/10.1093/gigascience/gix093