鐵皮石斛基因組學(xué)科研成果在國際頂級學(xué)術(shù)雜志發(fā)表    中國經(jīng)濟(jì)網(wǎng)  中國經(jīng)濟(jì)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(hù)中心、深圳市蘭科植物保護(hù)研究中心首席科學(xué)家劉仲健教授領(lǐng)導(dǎo)的國際科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)多年的科技攻關(guān)，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(shí)間18時(shí)倫敦時(shí)間10時(shí)，在國際頂級學(xué)術(shù)雜志《自然》子刊《科學(xué)報(bào)告》公開發(fā)表。這是世界蘭科植物基因組學(xué)研究的一個(gè)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(bào)會(huì)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(jià)值，是我國一級重點(diǎn)保護(hù)植物，在中國已有2000多年的藥用歷史，被譽(yù)為中華“九大仙草”之首，含有多糖、生物堿類等成份，被認(rèn)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(dú)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(dá)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(zhǔn)，通常將近緣種誤認(rèn)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(hù)和品質(zhì)鑒定促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。  劉仲健稱，由深圳市蘭科植物保護(hù)研究中心、中國科學(xué)院植物研究所、中國臺灣成功大學(xué)、福建農(nóng)林大學(xué)、比利時(shí)根德大學(xué)和日本琦玉大學(xué)以及清華大學(xué)、沈陽藥科大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)和華南農(nóng)業(yè)大學(xué)等中外科學(xué)家組成的科研團(tuán)隊(duì)從2010年開始對鐵皮石斛全基因組進(jìn)行測序和開發(fā)利用研究。對野生鐵皮石斛植株進(jìn)行形態(tài)和分子鑒定，確保測序的材料為準(zhǔn)確的鐵皮石斛。然后提取DNA和RNA進(jìn)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(yīng)的scaffold N50為391kb, contig N50為33.1kb；發(fā)現(xiàn)鐵皮石斛有28910個(gè)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(fù)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(kuò)張，使鐵皮石斛具有極強(qiáng)應(yīng)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(yīng)性的基因調(diào)控機(jī)制；二是藥用多糖合成相關(guān)的基因大量擴(kuò)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(jī)制，從而了解鐵皮石斛產(chǎn)生藥用多糖的基因調(diào)控機(jī)理。同時(shí)，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(guān)鍵基因，為人工合成藥用多糖提供分子基礎(chǔ)；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(gè)分支出現(xiàn)了擴(kuò)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(jī)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(gè)重大的科學(xué)問題。  在開展鐵皮石斛全基因組測序的同時(shí)，科研團(tuán)隊(duì)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(xiàng)成果。制訂全國《石斛質(zhì)量等級標(biāo)準(zhǔn)》，規(guī)范全國石斛產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)；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(dòng)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(dòng)物模型試驗(yàn)，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(chǔ)，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(jìn)化的重大科學(xué)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(chǔ)。  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)。