鴉片罌粟封存億萬年基因密碼破譯

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科技日報西安8月30日電 (記者史俊斌)記者30日從西安交通大學獲悉，最新一期《科學》雜志發表了該校葉凱教授課題組、英國約克大學伊恩·格拉漢姆院士團隊、英國惠康基金桑格研究所寧澤民研究員共同合作題為“鴉片罌粟基因組及嗎啡喃的合成”的學術論文，首次公布鴉片罌粟的高質量全基因組序列和組裝分析結果，揭示其進化歷史上主要加倍和重排事件，闡明嗎啡類生物堿合成基因簇的進化歷史，為進一步開發鴉片罌粟藥用價值，揭示罌粟科乃至早期雙子葉植物進化歷史奠定了基礎。

破解鴉片罌粟基因組是當今科學界亟待破解的世界難題。由于鴉片罌粟的基因組存在大量(約70%)的重復序列，且經歷了多次大規模的加倍和重排事件，使得解析該基因組異常困難。葉凱教授團隊與英國團隊合作，以英國本土鴉片罌粟植物為對象，歷時兩年多，首次在國際上完成了鴉片罌粟全基因組測序及高質量組裝分析。同時，通過開發利用基因組深度挖掘算法及模型，首次發現鴉片罌粟合成止咳那可丁和鎮痛嗎啡類生物堿的15個基因在11號染色體上形成超級基因簇，該基因簇在根、莖部特異表達且共表達，從而能夠協同高效合成新的次生代謝物，而罌粟中最具藥效的嗎啡類生物堿和那可丁成分均屬于罌粟的次生代謝物。

通過研究，科學家們破譯了鴉片罌粟封存億萬年的基因密碼并揭示了合成嗎啡類次生代謝物的奧秘，對開發分子植物育種工具，培育新品種大有裨益。也可用于產生可靠、廉價、有效的止痛藥，造福人類。