罌粟又名鴉片罌粟，是全球重要的藥用植物之一。罌粟植株所含生物堿種類(lèi)達(dá)100多種，其中五大主要成分嗎啡、可待因、蒂巴因、那可丁和罌粟堿是醫(yī)藥工業(yè)中用于合成麻醉品、止痛藥、安眠藥和鎮(zhèn)定藥物的重要生物堿。此外，它還產(chǎn)生其他一些芐基異喹啉生物堿（BIAs），具有強(qiáng)有效的藥理學(xué)特性。

目前，罌粟已經(jīng)成為研究BIAs生物合成的模式植物。但因罌粟中的嗎啡具有極易成癮性，是制備阿片類(lèi)毒品的主要原材料。因此，在一些國(guó)家，尤其在我國(guó)，罌粟的種植和運(yùn)輸受到嚴(yán)格管控。

但另一方面，我國(guó)在麻醉劑、止痛藥方面的需求缺口較大，例如嗎啡當(dāng)量需求缺口高達(dá)84%。因此，通過(guò)分子標(biāo)記輔助育種開(kāi)發(fā)不產(chǎn)嗎啡而生產(chǎn)具有其他重要藥用成分的罌粟品種，或高產(chǎn)嗎啡的罌粟新品種是罌粟遺傳育種的重要研究方向。

可喜的是，近日，河北醫(yī)科大學(xué)、中國(guó)工程院院士叢斌，公安部物證鑒定中心裴黎、王白石博士課題組通過(guò)綜合利用二代Illumina測(cè)序和Hi-C技術(shù)，獲得了一個(gè)2.62 Gb中國(guó)本土罌粟（CHM）參考基因組。并基于已發(fā)表的高那可丁罌粟品種（HN1）三代測(cè)序基因組數(shù)據(jù)將獲得基因組掛載到了11條擬染色體上，最長(zhǎng)scaffold為287.96Mb，superscaffolds N50為227.38Mb，重復(fù)序列占基因組的比例約為65.79%。通過(guò)BUSCO評(píng)估，該研究獲得CHM基因組組裝結(jié)果（96.4%）較HN1更為完整（93.1%）。該研究注釋得到了79,668個(gè)蛋白編碼基因，功能注釋率為88.9%，而HN1為68.8%。研究應(yīng)用獲得的CHM基因組更新了HN1基因組數(shù)據(jù)并進(jìn)行了共線性分析。相關(guān)研究發(fā)表在《園藝研究》上。

研究人員對(duì)罌粟科植物的基因家族和4DTv比較分析表明，罌粟共經(jīng)歷了兩次全基因組復(fù)制（WGD）事件。遠(yuǎn)期的WGD為遠(yuǎn)古毛茛目植物共有，與特征性次級(jí)代謝產(chǎn)物產(chǎn)生和抗病性相關(guān)的基因家族得到了擴(kuò)張，而近期由轉(zhuǎn)座因子介導(dǎo)的物種特有WGD導(dǎo)致了罌粟基因組的大規(guī)模擴(kuò)張，這可能是罌粟自身較大基因組以及BIAs生物堿含量大量生成和積累的主要原因。

此外，研究人員還通過(guò)對(duì)CHM和HN1的多部位和發(fā)育階段的轉(zhuǎn)錄組比較，發(fā)現(xiàn)兩者間存在著與農(nóng)藝性狀相關(guān)的基因結(jié)構(gòu)變異，揭示了罌粟新品種形成的遺傳學(xué)機(jī)制。

業(yè)內(nèi)人士表示，該研究為今后罌粟的新品種構(gòu)建，罌粟植物源性新藥研發(fā)提供重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，具有很高的科學(xué)價(jià)值。

據(jù)悉，該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)基金的資助。



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