鐵皮石斛基因組學科研成果在國際頂級學術雜志發(fā)表    中國經(jīng)濟網(wǎng)  中國經(jīng)濟網(wǎng)深圳1月12日訊（記者楊陽騰）由全國蘭科植物種質(zhì)資源保護中心、深圳市蘭科植物保護研究中心首席科學家劉仲健教授領導的國際科研團隊經(jīng)多年的科技攻關，成功繪制出藥用蘭科植物鐵皮石斛高質(zhì)量全基因組基因圖譜，在藥用開發(fā)研究方面取得階段性成果。研究成果于2016年1月12日北京時間18時倫敦時間10時，在國際頂級學術雜志《自然》子刊《科學報告》公開發(fā)表。這是世界蘭科植物基因組學研究的一個重要成果。

  據(jù)劉仲健1月12日在深圳召開的鐵皮石斛基因組研究成果新聞通報會上介紹，鐵皮石斛是蘭科植物的重要類群，具有觀賞、藥用、科研及生態(tài)價值，是我國一級重點保護植物，在中國已有2000多年的藥用歷史，被譽為中華“九大仙草”之首，含有多糖、生物堿類等成份，被認為具有抗癌、降血糖、抗憂郁，提高人體免疫力以及治療老人癡呆癥等多種功效。  (注:“中華九大仙草”之說來源于古典《道藏》。之首為“霍山石斛”，特指產(chǎn)于安徽霍山的米斛。全世界霍山獨有。)

  劉仲健表示，我國鐵皮石斛產(chǎn)業(yè)近年來快速發(fā)展，形成了龐大的產(chǎn)業(yè)鏈，年產(chǎn)值高達300億元。但在產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中由于對鐵皮石斛的形態(tài)分類掌握不準，通常將近緣種誤認為是鐵皮石斛而造成相互雜交致使種源混雜、偽劣產(chǎn)品充斥市場。這些問題制約了鐵皮石斛產(chǎn)業(yè)的健康和持續(xù)發(fā)展。因此，對鐵皮石斛全基因組測序?qū)殍F皮石斛活性成份的藥物開發(fā)、物種保護和品質(zhì)鑒定促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供科學依據(jù)。  劉仲健稱，由深圳市蘭科植物保護研究中心、中國科學院植物研究所、中國臺灣成功大學、福建農(nóng)林大學、比利時根德大學和日本琦玉大學以及清華大學、沈陽藥科大學、合肥工業(yè)大學和華南農(nóng)業(yè)大學等中外科學家組成的科研團隊從2010年開始對鐵皮石斛全基因組進行測序和開發(fā)利用研究。對野生鐵皮石斛植株進行形態(tài)和分子鑒定，確保測序的材料為準確的鐵皮石斛。然后提取DNA和RNA進行全基因組測序和分析。結(jié)果表明鐵皮石斛為二倍體，有38條染色體，基因組大小為1.11Gb。組裝的基因組長度為1.01Gb，對應的scaffold N50為391kb, contig N50為33.1kb；發(fā)現(xiàn)鐵皮石斛有28910個蛋白編碼基因。高質(zhì)量地完成了鐵皮石斛基因圖譜的繪制。  該研究發(fā)現(xiàn)，鐵皮石斛與蝴蝶蘭擁有幾乎相同的基因數(shù)量，一起分享了在K/T線附近發(fā)生的蘭科植物全基因復制事件而躲過了大滅絕。但是鐵皮石斛：一是由于TPS, R和HSP等基因家族大量擴張，使鐵皮石斛具有極強應對逆境的能力和防止病原物侵害的免疫能力，可在高溫、寒冷、高濕或干旱的環(huán)境中生長，形成了能在樹上和巖石上附生的特性而分布于溫帶、亞熱帶甚至熱帶的廣大地區(qū)，從而揭示了其廣泛的生態(tài)適應性的基因調(diào)控機制；二是藥用多糖合成相關的基因大量擴增，揭示了鐵皮石斛產(chǎn)生大量的石斛多糖和莖干變得肥大的分子機制，從而了解鐵皮石斛產(chǎn)生藥用多糖的基因調(diào)控機理。同時，通過分析發(fā)現(xiàn)鐵皮石斛多糖代謝的通路和該通路中多糖合成環(huán)節(jié)中的關鍵基因，為人工合成藥用多糖提供分子基礎；三是MADS－box基因家族是調(diào)控植物發(fā)育尤其是花的發(fā)育的重要基因，研究發(fā)現(xiàn)鐵皮石斛的MADS-box基因家族中參與植物生長發(fā)育調(diào)控的基因家族有三個分支出現(xiàn)了擴張，從而揭示石斛屬植物形態(tài)具有高度多樣性的分子調(diào)控機理。而MADS-boxI類基因家族成員發(fā)生了丟失，是致使鐵皮石斛具有許多種子而種子沒有胚乳的主要原因。因此，鐵皮石斛全基因組測序研究解決了多個重大的科學問題。  在開展鐵皮石斛全基因組測序的同時，科研團隊還同步利用測序的分子數(shù)據(jù)開展了開發(fā)利用研究，取得多項成果。制訂全國《石斛質(zhì)量等級標準》，規(guī)范全國石斛產(chǎn)品的標準；利用石斛多糖開展對糖尿病及其并發(fā)癥的治療研究，發(fā)現(xiàn)對模型動物具有維持胰島素平衡，對糖尿眼、肝纖維化等具有明顯效果以及具有抗憂郁癥，提高免疫力的功能；通過動物模型試驗，發(fā)現(xiàn)鐵皮石斛小分子化合物對老年癡呆癥具有非常顯著的治療效果，具有延長壽命的功能，為一類新藥開發(fā)提供了分子基礎，有利用鐵皮石斛有效成份開發(fā)出提高記憶力的保健產(chǎn)品。  劉仲健表示，鐵皮石斛全基因組圖譜的完成，不僅解決了蘭科植物進化的重大科學問題，還為鐵皮石斛遺傳工程育種和藥用成份的開發(fā)利用，以及規(guī)范產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究提供了重要資源和基礎。  中藥材最講究“道地性”，全國最好的鐵皮石斛在安徽霍山地區(qū)。