近日，威尼斯官网药学院/现代中药产业学院、西南特色中药资源国家重点实验室彭成团队在国际知名期刊Frontiers in Plant Science（中科院二区）发表题为“The genome of Magnolia hypoleuca provides a new insight into cold tolerance and the evolutionary position of magnoliids”的论文，2020级硕士研究生周罗静与侯飞侠副教授为第一作者，西南特色中药资源国家重点实验室为第一单位。

日本厚朴（Magnolia hypoleuca Sieb. & Zucc）与厚朴（M. officinalis）是木兰科木兰属植物，是最具经济价值、系统发育和观赏性的三木树种，两者有着极为亲近的亲缘关系，在花香浓郁、耐寒能力等方面却有着显著差异。本研究首先解析了日本厚朴因组，大小为1.64 Gb，涵盖了96.64%的基因组，挂载到19条染色体上， N50值为1.71 Mb，预测了33,873个蛋白编码基因。系统发育分析表明木兰科植物为独立于单、双子叶的演化方向，与双子叶植物的关系更密切，木兰类植物基因组中检测到的全基因组复制事件大概发生于115.32 Mya万年前，该复制事件是一次全基因组二倍化事件。物种分歧时间分析显示，日本厚朴与厚朴分化于约 23.4 Ma为渐新世向中新世的过渡时期（为25~22 Ma），推测该时期地质变化导致的日本列岛地理隔离是日本厚朴和厚朴分化的主要原因。

图1 日本厚朴基因组

图2 基因组比较和进化分析

日本厚朴检测到681个显著扩增基因家族和2731个显著收缩基因家族，其中，更高丰度的TPS扩张基因应是日本厚朴花香浓烈的主要原因。通过低温培养的转录组分析，发现植物-病原菌相互作用、碳代谢、植物激素信号转导相关的候选基因与日本厚朴的耐寒性有关，鉴定了148个参与日本厚朴冷信号转导相关基因，包括ABA、BZR2、 CAMTA、 CBF1、 COR、 DELLA、 DREB、 HHP、 ICE、 MYC2、OST1、PYR/PYL、WRKY、ZAT等。这些研究为深入研究厚朴类药材的品质差异，系统选育多用途价值的优良厚朴资源提供了基础支撑。

图3 耐寒性相关基因分析

该成果得到国家中医药跨学科创新团队(ZYYCXTD-D-202209)、中央本级重大增减支项目(2060302)、威尼斯98488人才项目(QNXZ2018017, QNXZ2019001)、特色中药资源多维评价与产品开发创新团队(2022C001)、四川省中医药管理局项目(2021MS236)的支持。

全文链接：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2023.1108701/full

供稿：西南特色中药资源国家重点实验室、药学院/现代中药产业学院彭成课题组。