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为应对生物多样性丧失问题，研究人员建立基因组花园，其在多领域有重要价值，助力生物多样性保护。
在全球范围内，城市化、森林砍伐、污染、气候变化以及自然灾害的多重冲击下，生物多样性正以前所未有的速度消逝，这已然成为一个亟待解决的全球性难题。就拿新加坡来说，这个东南亚的发达国家，虽然有着 “花园城市” 的美誉，但自建国以来，其生态环境经历了翻天覆地的变化，大量的原生森林、沼泽和红树林遭到破坏，物种多样性显著下降，植物的灭绝率更是高达约 34%。尽管新加坡国土面积狭小、自然资源有限，却始终在生物多样性保护方面不懈努力，比如实施了务实的《国家生物多样性战略和行动计划》，其植物园还被联合国教科文组织列为世界遗产。然而，面对日益严峻的生物多样性危机，传统的保护方式似乎稍显不足，因此，探索一种创新且更有效的保护策略迫在眉睫。
在此背景下，新加坡 SingHealth-Duke-NUS 生物多样性医学研究所（BD-MED）等机构的研究人员展开了一项别具一格的研究 —— 建立基因组花园（Genomic Garden）。这项研究成果发表在《Cell Genomics》杂志上，为生物多样性保护和人类健康发展开辟了新的道路。
研究人员开展此项研究时运用了多种关键技术方法。在植物基因组测序方面，采用长读长测序和染色体构象捕获等技术，对植物基因组进行测序和组装，为后续研究提供基因蓝图。通过对植物组织进行转录组测序，结合基因组数据，深入了解基因的结构和功能。利用高效的计算平台对大量的基因组数据进行分析处理，挖掘其中有价值的信息。
下面来详细看看研究结果：
- 基因组花园的建立与规划：2021 年，BD-MED 创建了新加坡总医院双百周年基因组花园，面积达 3400m2，且有进一步扩建的计划。在植物物种选择上，研究人员综合考量多方面因素。优先选取能填补基因组数据空白的物种，以保护遗传多样性；具有独特适应性状、可推动农业创新、加强生态修复和保障食品安全的物种也备受关注；拥有传统药用价值的植物，因其可能含有具有营养保健潜力的生物活性化合物，同样被纳入选择范围；对于濒危或被《濒危野生动植物种国际贸易公约》（CITES）列入名单的物种，在资源有限的情况下重点考虑。基于这些原则，花园划分为草药植物、水果植物、烹饪植物和兰花四个区域。
- 植物的转化研究潜力：基因组花园丰富的植物资源为转化研究提供了绝佳机会。研究人员可从植物中提取生物活性植物化合物或精油，利用体外和体内模型，研究其对癌症、代谢紊乱、皮肤病、神经系统疾病、肠道微生物群失调和传染病等多种疾病的作用。例如，通过对文莱国花五桠果（Dillenia suffruticosa）的抗癌研究发现，其根部对多种癌症有效，经过基因组组装和化学基因组分析，确定三萜类化合物是其根部乙醇提取物中含量最丰富的成分，很可能是发挥抗癌作用的关键物质。
- 植物基因组测序流程：对于具有显著转化研究潜力的植物，研究人员会进行基因组测序。运用长读长测序和染色体构象捕获等技术，对植物 DNA 进行测序，测序深度达到每个单倍体基因组 30 - 453 的覆盖度。结合组织特异性转录组数据集，深入了解基因结构和功能。随着测序技术的不断发展，研究人员会定期评估测序流程的效率，并将相关流程公开分享，以确保研究的可重复性和全球生物多样性基因组学项目的协同发展。
- 国际合作机遇：研究人员期望基因组花园的理念能够在国际上广泛传播，加强全球范围内的合作。通过与学术界、商业机构以及其他生物多样性保护项目合作，整合各方资源，推动基因组花园的建设和生物多样性研究。目前，已与文莱大学建立联合生物多样性实验室，未来还计划与更多东南亚国家及其他地区开展合作。
- 商业实体的参与：基因组花园的概念也得到了商业实体的认可和参与。商业机构可通过提供资金支持和开展公众活动，助力基因组花园的建设和维护，同时提升自身的环境、社会和治理形象，获取潜在商业利益。例如，与凯德集团合作，计划在新加坡科学园 1 的 Geneo 大楼创建基因组花园，吸引周边科研人员参与生物多样性保护。
在研究结论和讨论部分，研究人员提出了建立基因组花园的全面指南，涵盖植物物种选择、测序流程以及转化研究等多个方面，强调了国际合作对于基因组花园发展的重要性。尽管世界上大多数顶尖研究机构不在生物多样性热点地区，但像新加坡这样的国家，虽面积不大，却能在区域生物多样性保护中发挥积极作用。研究人员的长期目标是与国际社会，包括学术界、商业界和慈善界合作，在保护生物多样性的同时，深入了解植物的化学基因组构成，将相关知识应用于人类健康领域。
总的来说，基因组花园的建立不仅为生物多样性保护提供了新的思路和方法，还在医学研究、农业创新、教育娱乐等多个领域展现出巨大的潜力。随着国际合作的不断加强和商业实体的积极参与，基因组花园有望成为全球生物多样性保护和人类健康发展的重要平台，为我们的地球家园和人类的未来带来更多的希望和福祉。
