铁皮石斛基因组学科研成果在国际顶级学术杂志发表 中国经济网 中国经济网深圳1月12日讯（记者杨阳腾）由全国兰科植物种质资源保护中心、深圳市兰科植物保护研究中心首席科学家刘仲健教授领导的国际科研团队经多年的科技攻关，成功绘制出药用兰科植物铁皮石斛高质量全基因组基因图谱，在药用开发研究方面取得阶段性成果。研究成果于2016年1月12日北京时间18时伦敦时间10时，在国际顶级学术杂志《自然》子刊《科学报告》公开发表。这是世界兰科植物基因组学研究的一个重要成果。 据刘仲健1月12日在深圳召开的铁皮石斛基因组研究成果新闻通报会上介绍，铁皮石斛是兰科植物的重要类群，具有观赏、药用、科研及生态价值，是我国一级重点保护植物，在中国已有2000多年的药用历史，被誉为中华“九大仙草”之首，含有多糖、生物碱类等成份，被认为具有抗癌、降血糖、抗忧郁，提高人体免疫力以及治疗老人痴呆症等多种功效。 (注:“中华九大仙草”之说来源于古典《道藏》。之首为“霍山石斛”，特指产于安徽霍山的米斛。全世界霍山独有。)  刘仲健表示，我国铁皮石斛产业近年来快速发展，形成了庞大的产业链，年产值高达300亿元。但在产业发展过程中由于对铁皮石斛的形态分类掌握不准，通常将近缘种误认为是铁皮石斛而造成相互杂交致使种源混杂、伪劣产品充斥市场。这些问题制约了铁皮石斛产业的健康和持续发展。因此，对铁皮石斛全基因组测序将为铁皮石斛活性成份的药物开发、物种保护和品质鉴定促进产业发展提供科学依据。 刘仲健称，由深圳市兰科植物保护研究中心、中国科学院植物研究所、中国台湾成功大学、福建农林大学、比利时根德大学和日本琦玉大学以及清华大学、沈阳药科大学、合肥工业大学和华南农业大学等中外科学家组成的科研团队从2010年开始对铁皮石斛全基因组进行测序和开发利用研究。对野生铁皮石斛植株进行形态和分子鉴定，确保测序的材料为准确的铁皮石斛。然后提取DNA和RNA进行全基因组测序和分析。结果表明铁皮石斛为二倍体，有38条染色体，基因组大小为1.11Gb。组装的基因组长度为1.01Gb，对应的scaffold N50为391kb, contig N50为33.1kb；发现铁皮石斛有28910个蛋白编码基因。高质量地完成了铁皮石斛基因图谱的绘制。 该研究发现，铁皮石斛与蝴蝶兰拥有几乎相同的基因数量，一起分享了在K/T线附近发生的兰科植物全基因复制事件而躲过了大灭绝。但是铁皮石斛：一是由于TPS, R和HSP等基因家族大量扩张，使铁皮石斛具有极强应对逆境的能力和防止病原物侵害的免疫能力，可在高温、寒冷、高湿或干旱的环境中生长，形成了能在树上和岩石上附生的特性而分布于温带、亚热带甚至热带的广大地区，从而揭示了其广泛的生态适应性的基因调控机制；二是药用多糖合成相关的基因大量扩增，揭示了铁皮石斛产生大量的石斛多糖和茎干变得肥大的分子机制，从而了解铁皮石斛产生药用多糖的基因调控机理。同时，通过分析发现铁皮石斛多糖代谢的通路和该通路中多糖合成环节中的关键基因，为人工合成药用多糖提供分子基础；三是MADS－box基因家族是调控植物发育尤其是花的发育的重要基因，研究发现铁皮石斛的MADS-box基因家族中参与植物生长发育调控的基因家族有三个分支出现了扩张，从而揭示石斛属植物形态具有高度多样性的分子调控机理。而MADS-boxI类基因家族成员发生了丢失，是致使铁皮石斛具有许多种子而种子没有胚乳的主要原因。因此，铁皮石斛全基因组测序研究解决了多个重大的科学问题。 在开展铁皮石斛全基因组测序的同时，科研团队还同步利用测序的分子数据开展了开发利用研究，取得多项成果。制订全国《石斛质量等级标准》，规范全国石斛产品的标准；利用石斛多糖开展对糖尿病及其并发症的治疗研究，发现对模型动物具有维持胰岛素平衡，对糖尿眼、肝纤维化等具有明显效果以及具有抗忧郁症，提高免疫力的功能；通过动物模型试验，发现铁皮石斛小分子化合物对老年痴呆症具有非常显著的治疗效果，具有延长寿命的功能，为一类新药开发提供了分子基础，有利用铁皮石斛有效成份开发出提高记忆力的保健产品。 刘仲健表示，铁皮石斛全基因组图谱的完成，不仅解决了兰科植物进化的重大科学问题，还为铁皮石斛遗传工程育种和药用成份的开发利用，以及规范产业发展研究提供了重要资源和基础。 中药材最讲究“道地性”，全国最好的铁皮石斛在安徽霍山地区。   |
