科技日报头版,揭示吗啡类生物碱合成奥秘
分类:科学技术

原标题:中国科学家主导破译鸦片基因密码,揭示吗啡类生物碱合成奥秘

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  “恶之花”罂粟的药用价值是否该被重新重视?西安交通大学青年科学家叶凯认为这事关“从科学研究的角度继承、弘扬中国博大精深的中药文化”。

记者30日从西安交通大学获悉,最新一期《科学》杂志发表了该校叶凯教授课题组、英国约克大学伊恩·格拉汉姆院士团队、英国惠康基金桑格研究所宁泽民研究员共同合作题为“鸦片罂粟基因组及吗啡喃的合成”的学术论文,首次公布鸦片罂粟的高质量全基因组序列和组装分析结果,揭示其进化历史上主要加倍和重排事件,阐明吗啡类生物碱合成基因簇的进化历史,为进一步开发鸦片罂粟药用价值,揭示罂粟科乃至早期双子叶植物进化历史奠定了基础。

威尼斯国际平台app ,北京时间8月31日,国际顶级学术期刊《科学》(Science)在线发表西安交通大学叶凯团队、英国约克大学伊恩· 格拉汉姆院士团队、英国惠康基金桑格研究所宁泽民研究员合作的学术论文 “The opium poppy genome and morphinan production”。

破解鸦片罂粟基因组是当今科学界亟待破解的世界难题。由于鸦片罂粟的基因组存在大量(约70%)的重复序列,且经历了多次大规模的加倍和重排事件,使得解析该基因组异常困难。叶凯教授团队与英国团队合作,以英国本土鸦片罂粟植物为对象,历时两年多,首次在国际上完成了鸦片罂粟全基因组测序及高质量组装分析。同时,通过开发利用基因组深度挖掘算法及模型,首次发现鸦片罂粟合成止咳那可丁和镇痛吗啡类生物碱的15个基因在11号染色体上形成超级基因簇,该基因簇在根、茎部特异表达且共表达,从而能够协同高效合成新的次生代谢物,而罂粟中最具药效的吗啡类生物碱和那可丁成分均属于罂粟的次生代谢物。

研究团队在国际上首次公布鸦片罂粟的高质量全基因组序列,揭示其进化历史上主要加倍和重排事件,同时阐明吗啡类生物碱、合成基因簇的进化历史,为进一步开发鸦片罂粟药用价值和揭示罂粟科乃至早期双子叶植物进化历史奠定了重要基础。

通过研究,科学家们破译了鸦片罂粟封存亿万年的基因密码并揭示了合成吗啡类次生代谢物的奥秘,对开发分子植物育种工具,培育新品种大有裨益。也可用于产生可靠、廉价、有效的止痛药,造福人类。

罂粟已知的良效究竟有哪些?《本草求原》曾如此记载,“性同于粟壳,而止痢止痛行气之效尤胜”。事实上,从罂粟中提取的吗啡类生物碱即是强有力的止疼剂,具有止疼药效外。而罂粟中的那可丁成分,还具有显著止咳以及抗癌的功效。

原载于2018年8月31日科技日报头版报眼

研究团队称,遗憾的是,人们对罂粟药用价值并没有系统、全面的认识,因而不能将其物尽其用,实现更大的价值。

报道链接:

鉴于罂粟的基因组存在约70%的重复序列,且经历多次大规模的结构变异,使得基因组解析异常困难。此前,破解罂粟基因组成为一道世界难题。

叶凯等人此番以英国本土罂粟植物为对象,利用多种前沿基因组测序技术、复杂数学模型、深度挖掘及分析方法成功破译罂粟基因组并揭示其进化历史。

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