黃芩是一種著名的唇形科藥用植物植物，原產(chǎn)于中國，我們的祖先對它的使用已有數(shù)千年歷史。

黃芩葉片中含有野黃芩素、野黃芩苷，根中則含有黃芩素、漢黃芩素等活性物質(zhì)。

現(xiàn)代科學(xué)研究表明，這些黃酮類成分具有抗菌，抗病毒，抗氧化，抗癌，保肝和神經(jīng)保護(hù)特性，它們還能能夠抑制并殺死腫瘤細(xì)胞，且對正常動物細(xì)胞沒有副作用。

盡管黃芩具有很好的經(jīng)濟(jì)效益，需求在不斷增加，但由于缺乏基因組信息，使黃芩栽培育種及遺傳改良受到限制。

中科院上海辰山植物科學(xué)研究中心（上海辰山植物園）藥用植物與健康組成功完成了唇形科植物黃芩全基因組測序，并分析了黃芩中活性成分的進(jìn)化機(jī)制，進(jìn)而完整闡明了抗癌活性物質(zhì)漢黃芩素的合成機(jī)制。

這項(xiàng)研究成功解析了一種使用2000多年的藥用植物中的珍貴化學(xué)物質(zhì)合成途徑，為通過合成生物學(xué)獲取漢黃芩素提供了基礎(chǔ)，也為其它唇形科植物的遺傳分析提供了參考。4月14日，相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《分子植物》。

論文第一作者、該課題負(fù)責(zé)人趙清博士告訴《中國科學(xué)報》記者，通過全基因組測序，研究團(tuán)隊(duì)搞清楚了黃芩素及漢黃芩素在黃芩中的產(chǎn)生及進(jìn)化機(jī)制，也完全闡明了漢黃芩素的合成路徑。

一般來說，唇形科植物重復(fù)序列較高且由于黃芩自身自交不親和特性會帶來基因組的高復(fù)雜性。因此，研究人員采用了三代PacBio測序技術(shù)，結(jié)合Illumina數(shù)據(jù)糾錯，再用10 X genomics技術(shù)延伸片段長度，最后用Hi-C技術(shù)將98.04%基因組序列掛載到黃芩的9條染色體上。

論文共同第一作者楊俊介紹解釋說，在這樣的測序策略基礎(chǔ)上，研究人員得到了高質(zhì)量的黃芩基因組，測得序列占預(yù)估基因組的94.73%，N50 達(dá)到 33.2 Mb。并以此為基礎(chǔ)，結(jié)合研究團(tuán)隊(duì)的分子生物學(xué)及代謝生物學(xué)實(shí)驗(yàn)分析，最終完全解析了黃芩中特有的抗癌物質(zhì)漢黃芩素的進(jìn)化及合成機(jī)制。

該論文通訊作者、英國皇家科學(xué)院院士Cathie Martin教授表示：“黃芩的參考基因組將有助于為唇形科家族的其他成員基因組序列組裝和改進(jìn)，并為在藥用植物中解析有價值化合物的合成途徑提供重要基礎(chǔ)。”

趙清表示，在不久的將來，可以通過微生物細(xì)胞表達(dá)這些合成酶，就可用合成生物學(xué)的技術(shù)來生產(chǎn)這些活性物質(zhì)。同時，這項(xiàng)工作也為育種學(xué)家選育優(yōu)良品種黃芩提供了理論基礎(chǔ)。