近日，上海交通大学长江学者特聘教授唐克轩博士领衔的研究团队在青蒿的基础研究和产品开发方面取得一系列重大进展。该团队历时5年多完成了青蒿复杂基因组的测序，并完成了多个组织部位的转录组遗传信息发掘，为青蒿乃至菊科植物的基础研究、品种选育打下了基础。
目前，该研究成果在线发表在 Cell 出版社旗下植物科学领域权威期刊《Molecular Plant》，并作为亮点成果，由 Cell 出版社于北京时间4月24日，在全球媒体平台进行宣传报道。
基于基因组等基础研究的成果，团队成功培育了高产青蒿素的代谢工程青蒿品种，除计划在国内开展种植外，还走进疟疾爆发地———非洲，就近解决青蒿原料的供应问题；研发疟疾预防产品，日常预防疟疾的发生；开拓青蒿素类药物降血脂的新用途，通过拓宽青蒿素市场的需求，进一步带动青蒿的种植和生产，塑造中国企业在青蒿素产业链的龙头形象和地位。
破译青蒿“基因密码”建立青蒿乃至菊科植物研究新平台
青蒿是属于菊科蒿属的一年生草本植物，菊科包括超过23000个物种，广布全世界，是植物界种类数一数二的大科。随着测序技术的不断发展，到目前有超过110种植物完成了全基因组测序，然而其中完成测序的菊科植物仅仅只有向日葵（2017年6月）、菊花（2017年12月）、青蒿（2018年4月）三种，且都是在近一年内才完成相关测序工作。其原因在于，大部分菊科植物有两个明显的特点妨碍了测序的进行，第一，菊科植物普遍基因组比较大，向日葵（3.6Gb）、菊花（3Gb）、青蒿（1.74Gb），有些还是多倍体。第二，大部分菊科植物还存在自交不亲和的现象，使得其杂合度高且较难获得纯系植株，导致有关菊科植物的研究常常受限于无参考基因组信息。因此，进行青蒿基因组测序对于揭示菊科物种的起源和进化、物种多样性、以及菊科植物药用价值的进一步挖掘开发具有重要意义。
通过漫长的物种形成和进化，不同的物种基因组的杂合度和基因组上的重复区域不尽相同。一般杂合度不超过0.5%、重复序列含量不超过50%、GC含量为35%到65%之间的单倍体或二倍体基因组可定义为简单基因组。青蒿虽然是二倍体，但它是典型的大基因组（1.74Gb），高杂合度（1.0-1.5%），高重复序列（>60%），低GC含量（仅31.5%）。一般而言，仅其中一项指标超出简单基因组的定义即可认为是复杂基因组，但是青蒿基因组恰恰所有指标均不符合简单基因组的要求，可以说是各种劣势指标占全了的高度复杂的基因组，这对整个测序、组装、分析等一系列工作带来了极大挑战。
上海交通大学联合西南大学、国家人类基因组南方研究中心等单位发起了青蒿基因组测序研究攻关，历时5年多，对经该研究团队多年选育的高产青蒿素青蒿品种———沪蒿1号进行了全基因组测序、组装、注释及相关分析，测序共产生450 Gb的庞大数据，测序深度达到260倍左右，共组装出了约1.74 Gb基因组总长，预测鉴定出了63,226个编码蛋白基因，属于基因数量较多的物种之一。从目前已完成测序的植物基因组基因数统计结果看，绝大多数植物基因组的基因数在2.5万至5万左右，只有少数植物基因组报道其基因数目超过6万。
通过比较研究发现，整个基因组中存在大量的重复序列（高达61.57%），这可能是整个菊科植物基因组普遍较大且较为复杂的原因。同时研究团队还发现，与其他测序的植物相比，青蒿中存在许多菊科特有的基因家族及基因，发现有大量基因家族在进化中发生了扩张，可能是菊科植物基因数普遍较多的原因。例如，青蒿中萜类合酶基因家族显著的扩张，是目前已测序植物物种中萜类合酶基因最多的物种之一。GO 分析发现，青蒿中与氮代谢相关的基因数竟高达11,000之多，
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