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重磅!中藥多組學研究取得重大突破

文章來源: 作者: 發布時間:2021年10月19日 點擊數:
 
國家科技部網站以“中藥多組學研究取得重大突破”為題報道了由國家重點研發計劃立項支持的“中藥多組學方法創新及新品種選育”項目近期取得的重大創新突破。項目組基于多組學技術成功揭示紫蘇、黃連、大青葉等藥用植物的基因遺傳背景,相關研究成果以三篇研究論文形式連續發表在國際著名權威學術期刊Nature Communications《自然通訊》,引起了國際學術界對我國中藥應用基礎性研究的高度關注。該項目針對傳統草藥遺傳信息缺失制約中藥學科基礎研究的關鍵問題,首次破譯一批草藥基原植物基因密碼,成功搭建了首個全球藥典草藥基因組數據庫,包含近千種藥用植物核基因組和質體基因組序列,推動中藥研究全面走進“組學時代”,為進一步應用現代生命科學思維開展傳統草藥育種、鑒定、品質提升、生物合成等研究提供了分子遺傳學基礎。通過結合中藥傳統選育及組學技術,項目組成功選育一批中藥材新品種,獲得人參、黃花蒿、紫蘇等多個中藥材新品種證書,并正進行產業化推廣,攻克長期困擾我國中藥材選種育種模式落后的問題。
據項目負責人陳士林研究員介紹,該項目利用多組學技術手段分別從蛋白質結構、藥效物質以及表型與基因組的關聯分析深度挖掘紫蘇、黃連、大青葉、梔子等優良中藥材品質形成背后的遺傳機制,紫蘇基因組的破譯以及紫蘇種質資源全基因組關聯分析等研究揭示了我國特色藥食同源植物紫蘇優質品質形成的分子基礎,加速紫蘇新品種“中華藥紫1號”的選育;蛋白結構生物學試驗成功解析大青葉中關鍵藥效成分木脂素合成的關鍵酶,攻克了木脂素量產的難題;通過解析黃連全基因組信息闡明黃連根部藥效成分小檗堿、黃連堿等異喹啉類生物堿多樣化形成的遺傳本質。項目組首次提出基于基因組選擇的草藥“四階式”分子輔助育種技術體系,應用該體系大幅縮短了人參、黃花蒿、紫蘇等藥材新品種選育的周期。紫蘇新品種藥紫1號葉片揮發油含量高達1.52%,其中紫蘇醛含量占68.01%。采用基因組選擇育種等手段,成功獲得“實科人參1號”人參新品種,具備高產量和優形的特征,且Rg1+Re含量比對照高33.6%;Rb1比對照高49.5%;黃花蒿新品種“中康優青1號”株型矮化緊湊,青蒿素含量比常規品種高140%以上。本草基因組學技術體系有力推動了中藥材新品種選育學科發展,從根源上解決中藥材質量源頭建設的關鍵問題,將有效保障中藥材產業高質量發展。
該項目由中國中醫科學院中藥研究所、中國醫學科學院藥用植物研究所、海軍軍醫大學、中國科學院華南植物園、湖北中醫藥大學和云南農業大學等單位共同承擔。
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