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
“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”。
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”。
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。
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。
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。
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。
研究表明，罂粟基因组在距今780万年发生了一次全基因组加倍事件，在距今至少1.1亿年发生基因组片段加倍事件。此外，研究首次发现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。
研究团队认为，正是由于罂粟在进化过程中经历基因组加倍事件和多次基因片段扩增、丢失、融合和重排等，造成了两种代谢通路基因的聚集和共表达，形成了超级基因簇，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产物。
据介绍，该罂粟基因组项目研究历史两年多。叶凯等人从2015年底开始筹划设计，2017年6月拿到所有数据，到2018年2月正式完稿。而论文从接收到在线发表仅隔8天。
叶凯表示，“我们团队的研究宗旨与定位即，让植物满足医疗所需，使物种造福于人类。”相关医学医药专家则表示，此次公布的罂粟全基因组序列，破译罂粟中合成次生代谢产物的奥秘，不仅对开发分子植物育种工具，培育新品种大有裨益，更对工业合成中选择性提高具有不同药效的生物碱产量具有重大指导意义。
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