宽叶红柱兰基因组揭示了被子植物中催化异异黄酮生物合成的O-甲基转移酶的功能保守性与分化

《Nature Communications》：Sarcandra glabra genome unveils functional conservation and divergence of O-methyltransferases catalyzing isofraxidin biosynthesis in angiosperms

　　异异木犀草素是从草珊瑚的根部提取的一种特征性香豆素，能够抑制人肝癌细胞的侵袭，但其生物合成途径仍不为人知。在本研究中，我们构建了草珊瑚4.23 Gb的染色体水平基因组。我们发现，草珊瑚的基因间区和基因内区比其他被子植物显著更长。在根富集的O-甲基转移酶候选基因中，SgOMT3能够以相当的比例从异木犀醇中同时产生异异木犀草素和副产物异木犀草素，而SgOMT5仅产生异木犀草素。SgOMT3和SgOMT5是散布重复基因，定点突变分析揭示SgOMT3中的Leu127和SgOMT5中的Val292分别是异异木犀草素和异木犀草素生物合成的关键残基。来自真双子叶植物物种的SgOMT3直系同源基因优先产生更多的异异木犀草素而非异木犀草素。分子对接和定点突变分析表明，第307位Leu到Ile的替换改变了SgOMT3的区域选择性，使其转化主要趋向异异木犀草素。这些发现加速了草珊瑚的种质改良，并为异异木犀草素在底盘中的生物合成提供了证据。