在中國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中，當(dāng)歸（Angelica　sinensis，2n＝22）一直被譽為“補血圣藥”，其干燥根部擁有豐富的藥用價值，包括補血活血、調(diào)經(jīng)止痛、潤腸通便等。然而，盡管被廣泛應(yīng)用，當(dāng)歸中藥用生物活性化合物的生物合成基礎(chǔ)一直不為人知，這限制了我們對這種珍貴草藥的深入理解和科學(xué)利用。

中國科學(xué)院西北高原生物研究所作物分子育種重點實驗室聯(lián)合華大基因公司，組裝完成了一個染色體水平的當(dāng)歸參考基因組序列，大小為2.16　Gb，其中Contig　N50為4.96　Mb，Scaffold　N50為198.27　Mb，組裝完整率達到99.8％。這一高精度基因組的完成，不僅大大提升了我們對當(dāng)歸遺傳信息的理解，而且標(biāo)記了41，040個高置信度基因，為后續(xù)研究奠定了堅實的基礎(chǔ)。更為重要的是，研究團隊通過整合基因組、代謝組和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，成功揭示了當(dāng)歸早花后根中藥用生物活性化合物含量變化的分子機制。研究發(fā)現(xiàn)，在當(dāng)歸早花后根部，苯丙烷代謝途徑中阿魏酸的含量顯著下降，而香豆素和木脂素類化合物的含量則相對上升，相關(guān)基因如F5H的表達量急劇上調(diào)。此外當(dāng)歸早花后根中的苯酞類和其他萜類揮發(fā)物含量減少，涉及單萜合成途徑的IPPI基因和兩個GPPS基因的表達量顯著下調(diào)，萜類化合物合成途徑的五個TPS基因表達量以及與藁苯內(nèi)酯合成相關(guān)的兩個ACC基因和兩個PKS基因也普遍下調(diào)。值得注意的是，TPSs、ACCs、PKSs以及與香豆素類化合物合成相關(guān)的基因PTs在當(dāng)歸中均有擴增現(xiàn)象，這些基因的擴增可能與當(dāng)歸藥用生物活性化合物的合成直接相關(guān)。通過這一研究，我們不僅提升了傳統(tǒng)草藥當(dāng)歸的科學(xué)價值，也展示了現(xiàn)代基因組學(xué)在傳統(tǒng)中藥現(xiàn)代化進程中的應(yīng)用潛力，為未來中藥研究和應(yīng)用開啟了新篇章。

研究結(jié)果以Integrating　genomic　and　multiomic　data　for　Angelica　sinensis　provides　insights　into　the　evolution　and　biosynthesis　of　pharmaceutically　bioactive　compounds為題發(fā)表在Communications　Biology（中國科學(xué)院一區(qū)　IF　5.9）。華大基因公司李世明、丘璨瑜和西北高原所金鑫為論文共同第一作者，華大基因公司趙山岑、西北高原所劉寶龍和湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)趙劍為論文共同通訊作者。

論文鏈接：https：／／doi．org／10.1038／s42003－023－05569－5

圖　苯酞類物質(zhì)的合成與調(diào)控　a．正常生長當(dāng)歸（NG）和早花當(dāng)歸（EF）　b．丙二酰輔酶A的合成代謝途徑　c．正常當(dāng)歸和早花當(dāng)歸根中ACC基因的表達量熱圖　d．　正常當(dāng)歸和早花當(dāng)歸根中ACC基因和PKS基因的表達量值（FPKM）e．當(dāng)歸中PKS基因的進化樹，及其在正常當(dāng)歸和早花當(dāng)歸中根的表達量熱圖。